lontar.ui.ac.idlontar.ui.ac.id/file?file=digital/20292359-s1465-pengaruh agitasi.pdflontar.ui.ac.id

UNIVERSITAS INDONESIA

PENGARUH AGITASI MEKANIK TERHADAP PROSES PRESIPITASI

CaCO3 PADA AIR SADAH

SKRIPSI

WILDA NUR PUSPITA

0706270125

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

DEPOK

JUNI 2011

Pengaruh agitasi..., Wilda Nur Puspita, FT UI, 2011

UNIVERSITAS INDONESIA

PENGARUH AGITASI MEKANIK TERHADAP PROSES PRESIPITASI

CaCO3 PADA AIR SADAH

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

WILDA NUR PUSPITA

0706270125

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

DEPOK

JUNI 2011


ii


iii


iv

KATA PENGANTAR/UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas

berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul

“Pengaruh Agitasi Mekanik terhadap Proses Presipitasi CaCO3 pada Air Sadah”.

Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk

mencapai gelar Sarjana Teknik Departemen Teknik Kimia pada Fakultas Teknik

Universitas Indonesia. Penulis menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan

dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini,

sangatlah sulit bagi penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu,

penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Prof. Dr. Ir. Widodo Wahyu Purwanto, DEA selaku Kepala Departemen

Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia;

2. Dr. Ir. Nelsan Saksono, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah

menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan penulis dalam

penyusunan skripsi ini;

3. Orang tua dan keluarga yang penulis sayangi karena telah memberikan

bantuan dukungan material dan moral, kesabaran dan pengertiannya;

4. Adik penulis, Wike Nur Veranike, atas pinjaman laptopnya selama penulis

menyelesaikan skripsi ini;

5. Iryandi Angriawan selaku teman satu bimbingan Pak Nelson, walaupun

berbeda topik tetap saling memberikan semangat;

6. Teman-teman RG 3 atas dukungan dan kerjasamanya selama melakukan

penelitian di Lab Intensifikasi Proses, serta waktu-waktu yang menyenangkan

sehingga waktu penelitian yang panjang terasa tidak membosankan;

7. Teman-teman angkatan 2007 yang telah menjadi teman diskusi yang

menyenangkan serta banyak memberikan semangat dan bantuan kepada

penulis dalam menyelesaikan seminar ini;

8. Mas Taufik selaku penjaga perpustakaan departemen yang selalu siap

membantu dalam mencari jurnal, skripsi, dan sumber lainnya;

9. Mas Heri atas pinjaman kunci lab-nya di pagi hari sehingga penulis dapat

memulai penelitian lebih pagi;


v

10. Pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu-persatu oleh penulis.

Terima kasih atas segala bantuan, dorongan semangat, dan dukungannya.

Akhir kata, penulis berharap Tuhan Yang Maha Esa berkenan membalas

segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini membawa

manfaat bagi pengembangan ilmu.

Depok, 13 Juni 2011

Penulis


vi


vii

ABSTRAK

Nama : Wilda Nur Puspita

Program Studi : Teknik Kimia

Judul : Pengaruh Agitasi Mekanik terhadap Proses Presipitasi CaCO3

pada Air Sadah

Pembentukan deposit kerak CaCO3 oleh air sadah pada sistem perpipaan di

industri maupun rumah tangga menimbulkan banyak permasalahan teknis dan

ekonomis. Pengolahan air sadah dan pencegahan pembentukan kerak umumnya

dilakukan secara kimiawi seperti resin penukar ion dan penambahan inhibitor

kerak. Namun, metode ini tidak cukup aman karena dapat mengubah sifat kimia

larutan serta investasinya yang besar. Agitasi mekanik merupakan metode

alternatif secara fisik untuk mengatasi pembentukan kerak (CaCO3). Campuran

larutan NaHCO3 dan CaCl2 digunakan untuk menghitung kandungan ion Ca2+

sebagai indikator terbentunya kerak melalui metode titrasi kompleksometri. Hasil

penelitian menunjukkan bahwa agitasi mekanik dapat meningkatkan laju

presipitasi CaCO3.

Kata kunci:

Agitasi, presipitasi CaCO3, titrasi kompleksometri

Universitas Indonesia


viii

ABSTRACT

Name : Wilda Nur Puspita

Study Program: Chemical Engineering

Title : The Effect of Mechanical Agitation to CaCO3 precipitation

process in water Hardness

CaCO3 deposit formation crust by hard water in piping systems in industrial and

household raises many technical and economical problems. Treatment and

prevention of hard water scale formation is generally carried out chemically, such

as ion exchange resins and the addition of scale inhibitors. However, this method

is less secure because it can alter the chemical properties of the solution as well as

a great investment. Mechanical agitation is an alternative method to cope

physically scaling (CaCO3). Mixture solution between NaHCO3 and CaCl2 are

used to calculate the content of Ca2+

ions as an indicator of CaCO3 deposit

formation through complexometric titration. The results showed that the

mechanical agitation can increase the rate of precipitation of CaCO3.

Kata kunci:

Agitation, CaCO3 precipitation, complexometric titration



ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ........................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii

KATA PENGANTAR/UCAPAN TERIMA KASIH …… ............................ iv

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ....................... vi

ABSTRAK .………………………………… .................................................. vii

DAFTAR ISI …………………………………………………………… ......... ix

DAFTAR GAMBAR ………………………………………………........ ........ xi

DAFTAR TABEL ............................... .......................................................... xiii

1. PENDAHULUAN .................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ……………………………………..……….......... ...... 1

1.2 Perumusan Masalah ………………………………… .......................... 3

1.3 Tujuan …. …………………………………………………………....... 3

1.4 Batasan Masalah …………………………………………………… .... 4

1.5 Sistematika Penulisan ……………………………………………… .... 4

2. TINJAUAN PUSTAKA………………………………… ......................... 6

2.1 Air Sadah ........................................................................................... 6

2.2 Reaksi Kesetimbangan Pembentukan Partikel CaCO3 ………….... ...... 7

2.2.1 Model Presipitasi Lambat………………………………… ........ 7

2.2.2 Pengaruh Hidrodinamika Fluida terhadap Proses

Pembentukan CaCO3 ……………………………..….……… .... 9

2.3 Konduktivitas …………………………………….....….….…… ......... 10

2.3.1 Pengaruh Suhu dan Konsentrasi………………………. ............. 12

2.4 Hasil Penelitian Mengenai Ion dan Cluster Air .................................... 14

2.5 Agitasi Mekanik ………………………………… ............................... 20

2.5.1 Dimensi dan Geometri Tangki ………………………… ............ 21

2.5 Titrasi Komplesometri EDTA……………………………… ............... 23

3. METODE PENELITIAN………………………………… ...................... 26

3.1 Diagram Alir Penelitian ……………….………… .............................. 26

3.2 Preparasi Alat dan Bahan …………………………… ......................... 29

3.2.1 Peralatan yang Digunakan…………… ....................................... 29

3.2.2 Instrumentasi Analisis ...…………………………… .................. 30

3.2.3 Bahan-bahan yang Digunakan ……..…………… ...................... 30

3.3 Prosedur Penelitian ……………………………… ............................... 30

3.3.1 Prosedur Pembuatan Larutan NaHCO3 …… .............................. 31

3.3.1.1 Pembuatan larutan NaHCO3 0,005……………… ........... 31

3.3.1.2 Pembuatan larutan NaHCO3 0,01 M……………............. 31

3.3.1.3 Pembuatan larutan NaHCO3 0,015 M ………… ............. 31

3.3.2 Pembuatan Larutan CaCl2 ………………… ............................... 31

3.3.2.1 Pembuatan larutan CaCl2 0,005 M ………… .................. 31

3.3.2.2 Pembuatan larutan CaCl2 0,01 M ………... .................... 32

3.3.2.3 Pembuatan larutan CaCl2 0,015 M …………… .............. 32



x

3.3.3 Pembuatan Larutan Standar CaCO3 0,01 M ………… ................ 32

3.3.4 Pembuatan Larutan EDTA 0,01 M ………………… ................. 32

3.3.5 Pembuatan Larutan Dapar pH 10 …………………………. ....... 33

3.3.7 Pembuatan Larutan Indikator Erio Black-T (EBT) 0,5 % … ....... 33

3.3.8 Prosedur Pencucian Alat Agitasi Mekanik …………… .............. 33

3.4 Prosedur Pengujian dengan Variasi Variabel Kondisi Operasi:

Konsentrasi, Kecepatan Agitasi Mekanik, dan Waktu Agitasi

Mekanik .............................................................................................. 34

3.4.1 Variasi Konsentrasi ………………………… ............................. 34

3.4.1 Variasi Kecepatan Agitasi Mekanik ……………… .................... 34

3.4.2 Variasi Waktu Agitasi Mekanik ……………….......................... 35

3.5 Prosedur Pengukuran Konduktivitas Larutan ....................................... 36

3.6 Prosedur Pengukuran Daya pada Proses Agitasi .................................. 36

3.7 Prosedur Analisis …………………………………...…… ................... 37

3.7.1 Standardisasi Larutan EDTA ……………………… .................. 37

3.7.2 Analisis Larutan Sampel …………………… ............................. 37

3.8 Pengolahan Data …………………………………… ........................... 37

3.8.1 Standardisasi Larutan EDTA ………… ...................................... 37

3.8.2 Perhitungan Konsentrasi CaCO3 yang Terbentuk dalam ppm ..... 38

4. PEMBAHASAN……………………………… ......................................... 39

4.1 Agitasi Mekanik saat Pencampuran Larutan Induk ............................. 39

4.1.1 Variasi Konsentrasi………………………………… .................. 39

4.1.2 Variasi Kecepatan Agitasi…………………………..….……… 43

4.1.3 Variasi Waktu Agitasi………………………. ............................ 45

4.2 Agitasi Mekanik sebelum Pencampuran Larutan Induk ....................... 47

4.2.1 Pengukuran Konduktivitas Larutan NaHCO3 dan CaCl2……… .. 47

4.2.2 Analisis Kandungan Ca2+

……………………… ........................ 49

4.3 Pengukuran Energi Agitasi Mekanik .................................................... 53

5. KESIMPULAN………………………………… ...................................... 56

DAFTAR REFERENSI …………………………………… .......................... 57

LAMPIRAN ................................................................................................... 59



xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Orientasi molekul air terhadap ion Ca2+

dan CO32-

pada air sadah .......................................................................... 10

Gambar 2.2 Pergerakan ion-ion di dalam larutan elektrolit yang diberikan

plat elektroda dan tegangan listrik ............................................. 11

Gambar 2.3 Konduktivitas pada larutan elektrolit kuat dan lemah ................ 11

Gambar 2.4 Skema hidrat ion dengan medan elektrositas tinggi (kiri) dan

rendah (kanan) .......................................................................... 12

Gambar 2.5 Konsentrasi elektrolit terhadap konduktivitas Na2SeO3 (1) dan

K2TeO3 (3) pada 250C dan pengaruh suhu terhadap konduktivitas

Na2SeO3 (2) dan K2TeO3 (4) pada konsentrasi 0,0800 g-eq.l-1

... 13

Gambar 2.6 Pengaruh suhu dan konsentrasi terhapa konduktivitas

Na2SeO3 (1) dan K2TeO3 (2) ..................................................... 14

Gambar 2.7 Pengaruh suhu terhadap δ(17

OH2) ............................................. 15

Gambar 2.8 Pengaruh NaCl (1), NaOH (2), MgCl2 (3), dan CaCl2 (4)

terhadap ukuran rata-rata kelompok air (δ(17

OH2)) .................... 15

Gambar 2.9 Pengaruh NaCl (1), KCl (2), Na2CO3 (3), NaHCO3 (4), Na2SO4 (5)

dan MgSO4 terhadap ukuran rata-rata cluster air (δ(17

OH2))… 16

Gambar 2.10 Pengaruh AlCl3 (1) dan FeCl3 (2) terhadap δ(17

OH2) ................. 16

Gambar 2.11 Perubahan total jumlah air yang menguap dari larutan elektrolit

0,1 M tanpa medan magnet (A) ................................................. 18

Gambar 2.12 Posisi center dari sebuah pengaduk yang menghasilkan

vortex ..... .................................................................................. 21

Gambar 2.13 Dimensi sebuah Tangki Berpengaduk ....................................... 22

Gambar 2.14 Struktur Molekul EDTA ........................................................... 23

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ............................................................. 26

Gambar 3.2 Skema sistem agitasi mekanik secara sederhana ....................... 28

Gambar 4.1 Persen presipitasi CaCO3 pada larutan kontrol (a) dan agitasi

mekanik dengan kondisi 1000 rpm dan waktu agitasi

30 menit (b) .............................................................................. 39



xii

Gambar 4.2 CaCO3 yang terbentuk dalam satuan ppm pada agitasi mekanik

dengan kondisi 1000 rpm dan waktu agitasi 30 menit................ 43

Gambar 4.3 Persen presipitasi CaCO3 pada kondisi konsentrasi 0,015 M

dan waktu agitasi 30 menit ....................................................... 44

Gambar 4.4 Persen presipitasi CaCO3 pada kecepatan 1000 rpm dan

konsentrasi 0,015 M .................................................................. 45

Gambar 4.5 Persen presipitasi CaCO3 pada proses agitasi mekanik sebelum

pencampuran dengan kondisi konsentrasi larutan induk 0,01 M,

kecepatan 1000 rpm dan waktu agitasi 1 jam............................ 50

Gambar 4.6 Skema hidrat ion dengan medan elektrositas tinggi (a) dan

rendah (b) ................................................................................. 51



xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tingkat kesadahan air … .......................................................... 6

Tabel 2.2 Nilai supersaturasi (δs) pada beberapa tingkat kesadahan

dan pH pada suhu 250C …… .................................................... 8

Tabel 2.3 Data termodinamika reaksi pembentukan CaCO3 … ............................... 8

Tabel 2.4 Ukuran jari-jari ion …………………….................................... 17

Tabel 2.5 Sifat water structure ordering atau water structure

disordering ……… ................................................................... 18

Tabel 2.6 Jumlah penguapan air dari larutan elektrolit dengan

konsentrasi 0,01 M ………......... ............................................. 19

Tabel 2.7 Jari-jari ion dan jari-jari kulit hidrasi ion …… .......................... 20

Tabel 4.1 Rekapitulasi persen presipitasi pada semua variabel proses ....... 47

Tabel 4.2 Konduktivitas larutan NaHCO3 dan CaCl2 ................................ 48

Tabel 4.3 Hasil data penelitian mengenai ion Ca2+

dan CO32-

.................... 52

Tabel 4.4 Kebutuhan energi listrik pada agitasi mekanik di setiap

variasi kecepatan dan waktu (Whr)…… .................................... 53

Tabel 4.5 Persen presipitasi CaCO3 melalui pemanasan hingga 50oC

dengan kondisi konsentrasi larutan induk 0,01 M ...................... 54




BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kebutuhan akan air dalam dunia industri sangat besar. Hal ini disebabkan oleh

sifat-sifat air yang sangat berguna. Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa dan

tidak berbau pada kondisi standar (tekanan 100 kPa dan suhu 273,15 K). Zat

kimia ini merupakan suatu pelarut yang penting, memiliki kemampuan untuk

melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam-garam, gula, asam, beberapa

jenis gas dan banyak macam molekul organik. Air mempunyai indeks panas

khusus yang tinggi sehingga air dapat menyerap banyak panas, sebelum air itu

mulai menjadi panas. Oleh karena itu, air sering dimanfaatkan sebagai medium

pendingin pada unit-unit industri yang membutuhkan pertukaran panas, salah

satunya adalah alat penukar panas (Heat Exchanger).

Air memiliki sifat mudah melarutkan bahan kimia sehingga air sering

ditemukan mengandung banyak senyawa pengotor, antara lain senyawa mineral.

Oleh karena itu, air yang benar-benar murni tidak dapat ditemukan di alam. Air

yang banyak mengadung mineral kalsium dan magnesium dikenal sebagai air

sadah. Senyawa-senyawa kalsium dan magnesium relatif sulit larut dalam air

sehingga cenderung memisahkan diri dari larutan dan membentuk endapan atau

presipitat yang akhirnya menjadi kerak (scale). Kerak dalam air sadah dapat

menghambat aliran air dalam pipa sekaligus menghambat proses perpindahan

kalor pada peralatan penukar panas (heat exchanger), dimana kerak CaCO3

terbentuk oleh material yang berkurang kelarutannya seiring dengan

meningkatnya suhu.

Perawatan peralatan produksi menjadi fokus utama dalam berbagai industri

dan rumah tangga karena dapat menimbulkan permasalahan, baik secara teknis

maupun ekonomis. Apabila terjadi kerusakan maka dapat segera dilakukan

penanganan yang baik dan tepat. Umumnya kerusakan yang terjadi pada peralatan

adalah terbentuknya kerak dalam air sadah yang dapat menyebabkan kerugian

besar. Hal ini sering terjadi pada pipa menara pendingin dan pemanas. Selain itu,

air sadah juga dapat menyebabkan pengurangan efektivitas pada proses pencucian

dengan sabun atau deterjen.

1


http://id.wikipedia.org/wiki/Warna

http://id.wikipedia.org/wiki/Rasa

http://id.wikipedia.org/wiki/Bau

http://id.wikipedia.org/wiki/Tekanan

http://id.wikipedia.org/wiki/Pelarut

http://id.wikipedia.org/wiki/Garam_%28kimia%29

http://id.wikipedia.org/wiki/Gula

http://id.wikipedia.org/wiki/Asam

http://id.wikipedia.org/wiki/Gas

http://id.wikipedia.org/wiki/Kimia_organik

2


Untuk mencegah pembentukan kerak dalam air sadah tersebut dapat dilakukan

secara fisika atau kimia. Namun, metode kimia dapat menyebabkan perubahan

sifat kimia larutan sehingga tidak aman dalam penggunaannya. Sekarang telah

terdapat metode alternatif dengan cara sederhana, yaitu agitasi mekanik yang akan

mendorong presipitasi CaCO3 sehingga kandungan ion Ca2+

dan CO32-

menurun

serta alat dan proses yang digunakan relatif sederhana. Selain itu, hasil olahan

yang aman untuk dikonsumsi oleh manusia dan cocok untuk aplikasi industri

kecil dan rumah tangga serta ramah lingkungan. Metode ini cukup menjanjikan.

Untuk memahami pengaruh agitasi mekanik pada proses presipitasi CaCO3

terlebih dahulu dipahami mekanisme presipitasi CaCO3 itu sendiri. Pembentukan

deposit CaCO3 di alam diawali dengan reaksi antara H2O dengan gas CO2 yang

terlarut dalam air membentuk asam bikarbonat. Karbondioksida yang terlarut

merupakan hasil absorpsi dari udara maupun hasil respirasi bakteri dalam tanah.

Asam bikarbonat dalam air pada kondisi pH lingkungan, yaitu 4,5-7,5, umumnya

berbentuk ion bikarbonat (HCO32-

). Ion bikarbonat ini dapat berekasi dengan ion

kalsium pada air sadah yang kemudian membentuk kalsium bikarbonat. Kenaikan

suhu menyebabkan terjadinya pelepasan CO2 (desorpsi CO2) ke fasa gas sehingga

kalsium bikarbonat terpresipitasi menjadi CaCO3 (Hasson et al., 1996).

Ion Ca2+

dan CO32-

pada air sadah dikelilingi oleh molekul air membentuk

suatu lapisan (hydration shell) yang menahan bergabungnya ion-ion tersebut

membentuk molekul CaCO3. Sifat interaksi ion dengan molekul air relatif lebih

kuat dibandingkan dengan ikatan atau interaksi hidrogen antar molekul air.

Namun, kekuatan interaksi hidrat ion dapat dipengaruhi oleh agitasi mekanik

berupa pengadukan dan pemompaan. Proses agitasi mekanik dan pemompaan air

sadah menyebabkan terganggunya hidrat ion sehingga meningkatkan interaksi

atau tumbukan antara ion Ca2+

dan CO32-

yang akan mempercepat pembentukan

inti CaCO3. Abdel (2002) melakukan percobaan pencampuran larutan Na2CO3

dan CaCl2 menggunakan pengaduk. Hasil yang diperoleh Abdel (2002)

menunjukkan peningkatan kecepatan putar pengaduk meningkatkan laju nukleasi

CaCO3.

Hal ini disebabkan oleh proses agitasi mekanik dapat menyebabkan terjadinya

pelepasan CO2 (desorpsi CO2) ke fasa gas sehingga kalsium bikarbonat


3


terpresipitasi menjadi CaCO3. Saksono (2007) menggunakan larutan CaCO3

dengan sistem aliran pompa sirkulasi menunjukkan hasil yang serupa, yaitu

peningkatan laju pembentukan deposit CaCO3 seiring dengan meningkatnya laju

alir fluida. Hal ini menjelaskan mengapa kerak lebih cepat terbentuk pada air yang

bergerak. Jadi, tidak hanya kenaikan temperatur yang dapat melepaskan CO2

terlarut ke udara sehingga pembentukan deposit CaCO3 dapat dipercepat.

Oleh karena itu, perlu adanya pengembangan aplikasi dari data-data yang

dihasilkan dari penelitian sebelumnya untuk menggambarkan pengaruh agitasi

mekanik terhadap proses presipitasi CaCO3 yang terjadi dalam air sadah. Salah

satu adalah dengan melakukan penelitian mengenai pengaruh agitasi mekanik

terhadap proses presipitasi CaCO3. Variabel kondisi operasi yang dilakukan

meliputi kecepatan agitasi mekanik, lama waktu agitasi mekanik, dan konsentrasi

larutan induk NaHCO3 dan CaCl2.

1.2 Perumusan Masalah

Masalah yang dikaji pada penelitian ini adalah bagaimana pengaruh agitasi

mekanik terhadap sifat hidrat ion Ca2+

dan CO32-

serta presipitasi CaCO3.

Pengaruh agitasi mekanik terhadap sifat hidrat ion dapat dipelajari dari

konduktivitas larutan. Pengaruh agitasi mekanik terhadap presipitasi CaCO3 dapat

diketahui melalui kandungan ion Ca2+

yang tersisa dalam larutan air sadah melalui

titrasi kompleksometri.

1.3 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Melakukan studi dan menganalisis pengaruh agitasi mekanik terhadap

konduktivitas larutan induk, yaitu larutan NaHCO3 dan CaCl2.

2. Melakukan studi dan menganalisis pengaruh agitasi mekanik

terhadap.presipitasi CaCO3.


4


1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam skripsi ini adalah:

1. Model larutan air sadah yang digunakan adalah campuran antara larutan

NaHCO3 dan larutan CaCl2 dengan konsentrasi tertentu.

2. Pelarut yang digunakan adalah aquades.

3. Variabel proses yang dilakukan meliputi kecepatan agitasi mekanik, waktu

agitasi mekanik, dan konsentrasi larutan induk.

4. Analisis kandungan ion Ca2+

pada larutan dilakukan dengan metode titrasi

kompleksometri EDTA.

5. Analisis kenaikan presipitasi CaCO3 dilakukan secara kualitatif.

6. Nilai konduktivitas larutan diukur dengan menggunakan konduktometer.

7. Pengukuran kebutuhan daya alat agitasi mekanik dilakukan pengukuran

langsung dengan menggunakan alat power analyzer.

1.5 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dalam penulisan penelitian ini dilakukan dengan dengan

membagi tulisan menjadi:

BAB I PENDAHULUAN

Meliputi latar belakang penelitian dan penulisan,

perumusan masalah yang dibahas, tujuan dilakukannya

penelitian, ruang lingkup penelitian, serta sistematika

penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Berisi tinjauan pustaka yang menjadi dasar penelitian

yang meliputi teori-teori tentang air sadah, mekanisme

pembentukan partikel CaCO3, reaksi kesetimbangan

pembentukan partikel CaCO3, metode titrasi

kompleksometri EDTA, hal-hal yang mempengaruhi

hidrasi ion dan pembentukan hidrat ion, seperti

konduktivitas dan agitasi mekanik.


5


BAB III METODE PENELITIAN

Berisi diagram alir penelitian, pembuatan larutan sampel

dan larutan standar CaCO3, pengambilan data penelitian,

dan pengolahan data penelitian

BAB IV PEMBAHASAN

Berisi analisis hasil data dari penelitian yang dilakukan

berdasarkan metode penelitian yang terdapat pada Bab III

serta pembahasan hasil data yang diperoleh

BAB V KESIMPULAN

Merupakan rangkuman dari keseluruhan penelitian yang

dilakukan berdasarkan hasil dan pembahasaan yang

diperoleh


6


BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Air Sadah

Air yang banyak mengadung mineral kalsium dan magnesium dikenal sebagai

air sadah atau air yang sulit dipakai untuk mencuci. Hal ini disebabkan senyawa-

senyawa kalsium dan magnesium relatif sulit larut dalam air sehingga cenderung

memisahkan diri larutan dan membentuk endapan atau presipitat yang akhirnya

menjadi kerak (scale). Tingkat kesadahan air digolongkan seperti pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Tingkat kesadahan air

Tingkat Kesadahan Kesadahan (mg/L ion Ca2+

)

Soft 0 - 20

Moderatly soft 20 - 40

Slighly hard 40 - 60

Moderatly hard 60 - 80

Hard 80 - 120

Very hard > 120

(http://en.wikipwedia.org/wiki/Hard_water)

Kesadahan sangat dipengaruhi oleh mekanisme pembentukan deposit CaCO3

yang terjadi di alam, sebagai berikut (Hasson et al., 1996).

Reaksi antara H2O dengan gas CO2 yang terlarut dalam air membentuk asam

bikarbonat. Karbondioksida yang terlarut merupakan hasil absorpsi dari udara

maupun hasil respirasi bakteri dalam tanah.

H2O(l) + CO2(g) → H2CO3(aq) (2.1)

Asam bikarbonat dalam air pada kondisi pH lingkungan, yaitu 4,5 - 7,5,

umumnya berbentuk ion bikarbonat (HCO3-). Ion bikarbonat ini dapat bereaksi

dengan ion kalsium pada air sadah yang kemudian membentuk kalsium

bikarbonat.

Ca2+

(aq) + HCO3-(aq) → Ca(HCO3)2 (2.2)

Kenaikan suhu menyebabkan terjadinya pelepasan CO2 (desorpsi CO2) ke fasa

gas sehingga kalsium bikarbonat terpresipitasi menjadi CaCO3.

Ca(HCO3)2(aq) → CaCO3(s) + CO2(g) + H2O(l) (2.3)

6


http://en.wikipwedia.org/wiki/Hard_water

7


2.2 Reaksi Kesetimbangan Pembentukan Partikel CaCO3

Untuk mengetahui proses terbentuknya CaCO3 pada air sadah maka perlu

diketahui reaksi kesetimbangan pembentukan CaCO3 yang akan dijelaskan

sebagai berikut.

2.2.1 Model Presipitasi Lambat

Air tanah banyak mengadung mineral-mineral terlarut seperti Ca2+

, Mg2+

,

bikarbonat (HCO3-), gas CO2, dan lainnya yang menyebabkan kesadahan pada air.

CO2 merupakan gas yang mudah terlepas dari air tanah. Lepasnya CO2 akan

menyebabkan pH larutan naik yang akan mengakibatkan reaksi kesetimbangan

pembentukan CaCO3. Berikut ini adalah reaksi kesetimbangan presipitasi CaCO3.

Ca2+

(aq) + 2HCO3-(aq) ↔ CO2(aq) + CaCO3(s) + H2O(l) (2.4)

2HCO3-(aq) ↔ CO3

2-(aq) + CO2(aq) + H2O(l) (2.5)

Ca2+

(aq) + CO32-

(aq) ↔ CaCO3(s) (2.6)

Proses presipitasi CaCO3 mempunyai hubungan erat dengan tingkat kejenuhan

(supersaturasi) dari air sadah. Semakin besar tingkat kejenuhan maka presipitasi

CaCO3 akan semakin besar. Harga supersaturasi (δs) dari larutan merupakan

fungsi dari kelarutan (Ksp), konsentrasi ion Ca2+

dan konsentrasi ion CO32-

di

larutan sebagai berikut

Ksp

COCas

2

3

2

(2.7)

Harga Ksp CaCO3 kalsit pada suhu 250C adalah 8,7.10

-9 dan harga konsentrasi

Ca2+

dapat diperoleh dengan menggunakan Reaksi 2.5 dengan prinsip

kesetimbangan. Konsentrasi CO32-

dihitung dengan persamaan berikut

pH

HCOCO

10

10.5,5 3

112

3 (2.8)

Proses pembentukan CaCO3 secara spontan di larutan (homogenous

nucleation) membutuhkan harga supersturasi δs = δkritis sebesar 40 dan di

permukaan (deposit) δs = δkritis sebesar 20 dimana presipitasi baru terjadi pada pH

8,5 untuk konsentrasi CaCO3 sebesar 400 ppm (Fahti et al. 2006). Harga

supersaturasi (δs) dari model larutan CaCO3 merupakan fungsi konsentrasi CaCO3

terlarut dan pH seperti pada Tabel 2.2.


8


Tabel 2.2 Nilai supersaturasi (δs) pada beberapa tingkat kesadahan dan pH

pada suhu 250C

Kesadahan

(ppm CaCO3)

Supersaturasi

pH 5,7 pH 6,0 pH 7,0 pH 7,5

300 0.05 0.18 1.32 6.1

400 0.15 0.32 3.2 10.11

500 0.23 0.47 4.72 14.93

Larutan CaCO3 diperoleh dengan melarutkan CaCO3 bubuk dalam air dan

mengalirkan gelembung CO2 ke dalamnya. CO2 berfungsi untuk mempercepat

kelarutan CaCO3 di dalam air. Larutan CaCO3 yang dihasilkan bersifat asam (pH

5,5 - 6,5) dan meningkat mendekati pH iso-elektrik, yaitu sekitar 8,4 seiring

dengan meningkatnya kejenuhan larutan CaCO3.

Tabel 2.3 menunjukkan bahwa reaksi pembentukan CaCO3 bersifat

endotermis. Kenaikan suhu meningkatkan jumlah pembentukan CaCO3. Reaksi

pembentukan CaCO3 yang berasal dari Ca2+

dan CO32-

jauh lebih spontan

dibandingkan dengan yang berasal dari Ca2+

dan HCO3-.

Tabel 2.3 Data termodinamika reaksi pembentukan CaCO3

Reaksi Kesetimbangan ∆H

0

(kcal/mol)

∆G0

(kcal/mol)

Ca2+

(aq) + 2HCO3-(aq) ↔ CO2(aq) + CaCO3(s) + H2O(l) 4,67 -5,98

2HCO3-(aq) ↔ CO3

2-(aq) + CO2(aq) + H2O(l) 1,72 5,4

Ca2+

(aq) + CO32-

(aq) ↔ CaCO3(s) 2,95 -11,38

Selain itu, model larutan CaCO3 dapat diperoleh dengan mencampurkan

larutan NaHCO3 dan larutan CaCl2 dengan konsentrasi tertentu. Proses presipitasi

menggunakan larutan NaHCO3 dan larutan CaCl2 akan berlangsung lambat

sehingga proses presipitasinya lebih dapat diamati dan lebih mendekati proses

pembentukan kerak yang sesungguhnya terjadi di alam. Larutan NaHCO3

memiliki pH sebesar 8,8. Fraksi HCO3- pada larutan sebesar 95 % dan CO3

2- 5 %

untuk nilai pH 8,8 (Kemmer, 1998). Artinya pada harga pH tersebut ion yang ada

dalam larutan didominasi oleh HCO3- bukan CO3

2- maka dari itu presipitasi

berlangsung lambat. Jadi, model NaHCO3 digunakan untuk memperjelas pengaruh

agitasi mekanik terhadap ion HCO3- dalam proses pembentukan partikel CaCO3.


9


Presipitasi CaCO3 menggunakan larutan CaCO3 jenis ini berjalan sangat

lambat karena terjadi pada supersaturasi rendah (pH 6-8). Para peneliti melakukan

beberapa cara untuk mempercepat proses presipitasi CaCO3, yaitu dengan

menaikkan suhu (Saksono, 2006), menaikkan pH dan degassing CO2 dengan N2

(Fathi et al, 2001) serta memberikan beda potensial pada larutan (Gabrielli et al,

2001).

Di dalam sistem larutan karbonat terdapat kesetimbangan antara CO2, CO32-

(karbonat) dan HCO3- (bikarbonat). Besarnya fraksi ketiga jenis molekul tersebut

dalam larutan merupakan fungsi dari pH larutan. Ketika pH rendah konsentrasi

gas CO2 dalam larutan besar dan konsentrasi HCO3- kecil. Seiring dengan

terlepasnya CO2 terlarut dalam larutan ke udara maka terjadi fraksi HCO3-.

Konsentrasi HCO3- akan mencapai puncak pada pH sekitar 8,5. Setelah pH

mencapai 8,5 maka konsentrasi HCO3- menurun dan pada larutan mulai terbentuk

CO32-

. Pada kondisi ini presipitasi CaCO3 mulai terjadi.

2.2.2 Pengaruh Hidrodinamika Fluida terhadap Proses Pembentukan

CaCO3

Ion Ca2+

dan CO32-

pada air sadah dikelilingi oleh molekul air membentuk

suatu lapisan hidrasi (hydration shell) yang menahan bergabungnya ion-ion

tersebut membentuk molekul CaCO3. Kation dan anion terhidrasi secara berbeda,

bergantung pada orientasi molekul air yang berbeda-beda di dalam kulit hidrasi

pertamanya (Yizhak, 1994). Selain adanya lapisan hidrasi, terdapat pula molekul-

molekul air yang membentuk kelompok (cluster) di dalam larutan yang membuat

ion-ion menjadi sulit bergerak. Fenomena ini terlihat pada Gambar 2.1.


10


Gambar 2.1. Orientasi molekul air terhadap ion Ca2+

dan CO32- pada air sadah

(Marcus.1994)

Sifat interaksi ion dengan hidrat dan antara sesama molekul air yang relatif

lebih lemah akan dengan mudah dipengaruhi oleh suhu, pH, konsentrasi ion, dan

agitasi mekanik berupa pengadukan dan pemompaan. Proses agitasi mekanik dan

pemompaan air sadah menyebabkan terganggunya hidrat ion sehingga

meningkatkan interaksi atau tumbukan antara ion Ca2+

dan CO32-

yang akan

mempercepat pembentukan inti CaCO3. Abdel (2002) melakukan percobaan

pencampuran larutan Na2CO3 dan CaCl2 menggunakan pengaduk Hasil yang

diperoleh menunjukkan peningkatan kecepatan putar pengaduk meningkatkan laju

nukleasi CaCO3. Saksono (2007) menggunakan larutan CaCO3 dengan sistem

aliran pompa sirkulasi juga menunjukkan hasil yang serupa, yaitu peningkatan

laju pembentukan deposit CaCO3 seiring dengan meningkatnya laju alir fluida.

Hal ini menjelaskan mengapa kerak lebih cepat terbentuk pada air yang bergerak.

2.3 Konduktivitas

Konduktivitas adalah kemampuan suatu bahan dalam mengalirkan listrik.

Larutan yang dapat menghantarkan listrik disebut larutan konduktor eletrolit.

Dalam pengaruh medan listrik, aliran arus yang melalui konduktor elektrolit

disebabkan karena pergerakan ion-ion positif dan negatif.

Larutan elektrolit mengandung ion-ion bermuatan positif (kation), dan ion-ion

negatif (anion). Gambar 2.2 menggambarkan perilaku ion pada larutan elektrolit

jika diberikan tegangan. Akan terjadi pergerakan kation dan anion menuju anoda

Molekul air


11


dan katoda sehingga menimbulkan arus listrik dalam larutan. Ion dalam larutan

selalu terhidrasi oleh molekul air membentuk hidrat ion. Oleh sebab itu

konduktivitas larutan elektrolit menggambarkan mobilitas hidrat ion dalam larutan

(Wright. 2007).

Gambar 2.2. Pergerakan ion-ion di dalam larutan elektrolit yang

diberikan plat elektroda dan tegangan listrik

(Wright. 2007)

Garam yang mengandung NaCl dan KCl membentuk ion-ion ketika larut

dalam air. Hubungan antara densitas dengan konduktivitas hampir linier seperti

terlihat pada Gambar 2.3. Namun, pada zona densitas tinggi tidak terjadi

peningkatan konduktivitas seiring dengan meningkatnya densitas. Hal yang terjadi

adalah titik jenuh dimana ion-ion bereaksi satu sama lain yang menyebabkan

listrik sulit mengalir.

Gambar 2.3 Konduktivitas pada larutan elektrolit kuat dan lemah

Densitas larutan (mol/l)

Konduktivitas air

garam (mS/cm)

Konduktivitas air

gula (mS/cm) Air garam

Air gula

Asam

orgnanik


12


Pada zona densitas rendah, konduktivitas memiliki hubungan linier dengan

densitas, seperti pada asam organik, contohnya asam asetat. Namun, pada saat

densitas meningkat laju ionisasi menurun. Pada zona densitas tinggi hanya

sebagian elektrolit yang terionisasi dan jumlah elektrolit yang sangat banyak

menyebabkan ion-ion tetap berada dalam larutan sebagai molekul.

L.T. Vlaev (2004) mengatakan bahwa sifat-sifat kelarutan dan perpindahan

larutan elektrolit yang dipelajari menggunakan metode konduktivitas bergantung

pada jari-jari hidrasi ion dan derajat hidrasi ion. Hidrat ion dapat positif dan

negatif bergantung pada mobilitas molekul air di kulit hidrasi ion, yang lebih

tinggi atau lebih rendah dibandingkan dengan molekul air di dalam bulk water.

Skema hidrat ion dapat dilihat pada Gambar.2.4 berikut.

Gambar 2.4 Skema hidrat ion dengan medan elektrositas tinggi (kiri) dan rendah (kanan)

(Marcus. 1994)

Interaksi elektrostatis antara partikel bermuatan dan molekul air merupakan

alasan dasar yang menyebabkan terbentuknya struktur hidrat. Untuk kation dan

anion dengan jari-jari yang sama, anion memiliki kemampuan hidrasi lebih besar.

Namun karena jari-jari anion besar maka kemampuan hidrasinya terlihat lemah

(Zhou et al., 2001).

2.3.1 Pengaruh Suhu dan Konsentrasi

Konduktivitas dalam larutan terjadi karena pergerakan ionik dan meningkat

seiring dengan kenaikan suhu. Hal ini dipengaruhi oleh sifat ion dan viskositas air.

Semua proses ini bergantung pada suhu sehingga konduktivitas sangat bergantung

pada suhu. Ketergantungan ini umumnya ditunjukkan dalam perubahan relatif per

derajat Celcius pada suhu tertentu. Air memiliki suhu gradien antara 1,8 - 2,0 %.

Lapisan hidrasi pertama

Air


13


Larutan garam konsentrasi tinggi, asam dan larutan basa gradien sekitar 1,5 %/0C.

Hal ini menjadi jelas bahwa perbedaan suhu sedikitpun akan menghasilkan

konduktivitas yang berbeda dan karena alasan ini pembacaan konduktivitas

umumnya dilakukan menggunakan referensi suhu 25 0C.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan L.T Vlaev (2003), diketahui bahwa

konduktivitas suatu larutan bergantung pada suhu dan konsentrasinya seperti

terlihat pada Gambar 2.5 dan 2.6. Dikatakan bahwa perubahan pada struktur air

yang dipengaruhi oleh variasi suhu, zat terlarut atau tekanan akan menyebabkan

perubahan pada konduktivitas air dan larutannya.

Gambar 2.5 Pengaruh konsentrasi elektrolit terhadap konduktivitas Na2SeO3 (1) dan

K2TeO3 (3) pada 250C dan pengaruh suhu terhadap konduktivitas Na2SeO3 (2) dan

K2TeO3 (4) pada konsentrasi 0,0800 g-eq.l-1

(Vlaev et al. 2003)


14


Gambar 2.6 Pengaruh suhu dan konsentrasi terhapa konduktivitas Na2SeO3 (1) dan

K2TeO3 (2)

(Vlaev et al. 2003)

Pada suhu yang lebih tinggi, larutan memiliki viskositas yang lebih rendah

sehingga mobilitas ion meningkat. Berdasarkan teori Samoilov, jika suhu

dinaikkan maka struktur molekul-molekul (kelompok) air yang tidak stabil

terputus dan membentuk struktur yang lebih stabil. Begitu pula dengan

konsentrasi, semakin tinggi konsentrasi maka semakin tinggi konduktivitas.

Namun, nilai konduktivitas tersebut memiliki nilai maksimum spesifik untuk

setiap ion karena peningkatan viskositas pada larutan dengan konsentrasi yang

lebih tinggi.

2.4 Hasil Penelitian Mengenai Ion dan Kelompok Air

Percobaan yang dilakukan oleh Ruihua Li (2006) bertujuan untuk mengukur

pengaruh suhu dan beberapa garam terhadap pergeseran kimia NMR 17

O

(δ(17

OH2)) sehingga menghasilkan hubungan antara pergeseran kimia NMR 17

O

dengan ukuran rata-rata kelompok air dan memprediksi pengaruh ion terhadap

ukuran rata-rata kelompok air. Referensi yang digunakan adalah pergeseran kimia

NMR 17

O air murni, yaitu 211 ± 2,5 Hz. Dalam penelitiannya, Li mendapatkan

pergeseran NMR 17

O air menurun seiring dengan meningkatnya suhu, seperti

yang ditunjukkan Gambar 2.7. Hal ini menunjukkan penurunan ukuran rata-rata

kelompok air akibat kenaikan suhu. Hal ini disebabkan oleh pelemahan ikatan


15


hidrogen saat terjadi peningkatan pergerakan termal atom. Oleh karena itu,

peningkatan suhu akan memutuskan struktur air sehingga ukuran kelompok air

menurun.

Gambar 2.7 Pengaruh suhu terhadap δ(17

OH2)

(Rihua et al. 2006)

Dalam percobaannya, Li juga mengamati pengaruh ion-ion pada larutan HCl,

NaOH, MgCl2, CaCl2, NaCl, Na2CO3, NaHCO3, Na2SO4, MgSO4, AlCl3 dan

FeCl3 terhadap ukuran rata-rata kelompok air (δ(17

OH2)). Hasilnya terlihat pada

Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Pengaruh NaCl (1), NaOH (2), MgCl2 (3), dan CaCl2 (4) terhadap ukuran

rata-rata kelompok air (δ(17

OH2))

(Rihua et al. 2006)

Dari Gambar 2.8 terlihat bahwa δ(17

OH2) meningkat seiring dengan kenaikan

konsentrasi HCl dan NaOH. Hal ini menunjukkan bahwa HCl dan NaOH


16


meningkatkan ukuran rata-rata kelompok air. Li menyimpulkan bahwa anion

seperti Cl- dan OH

- memutuskan kelompok air, sedangkan kation seperti H

+ dan

Na+ memperbesar kelompok air.

Gambar 2.9 Pengaruh NaCl (1), KCl (2), Na2CO3 (3), NaHCO3 (4), Na2SO4 (5) dan

MgSO4 (6) terhadap ukuran rata-rata kelompok air (δ(17

OH2))

(Rihua et al. 2006)

Pada Gambar 2.9, δ(17

OH2) meningkat seiring dengan kenaikan konsentrasi

NaCl, KCl, Na2CO3, dan MgSO4 sehingga garam-garam tersebut meningkatkan

ukuran rata-rata kelompok air. δ(17

OH2) berkurang dengan kenaikan konsentrasi

NaHCO3 dan Na2SO4 yang mengindikasikan bahwa kedua garam tersebut

mengurangi ukuran rata-rata kelompok air. Gradien KCl lebih besar daripada

NaCl yang menunjukkan pengaruh ion K+ lebih besar dari Na

+.

Gambar 2.10 Pengaruh AlCl3 (1) dan FeCl3 (2) terhadap δ(17

OH2)

(Rihua et al. 2006)


17


Pada percobaan terakhirnya yang terlihat pada Gambar 2.10, diperoleh bahwa

δ(17

OH2) meningkat seiring dengan kenaikan konsentrasi AlCl3 dan FeCl3. Hal ini

menunjukkan pengaruh ion Fe3+

lebih besar dibandingkan dengan Al3+

.

Kesimpulan dari penelitian yang dilakukan oleh Li adalah perubahan terhadap

pergeseran kimia NMR 17

O secara tidak langsung mengindikasikan perubahan

ukuran rata-rata kelompok air. Kation dan anion memberikan pengaruh yang

berbeda terhadap ukuran rata-rata kelompok air. Kation meningkan ukuran rata-

rata kelompok air sedangkan anion sebaliknya. Untuk besar muatan yang sama,

semakin besar ion maka semakin besar pengaruhnya terhadap kelompok air.

Berdasarkan dua sifat yang dimilki ion, yaitu jari-jari ion dan muatan ion maka

yang memberikan pengaruh lebih besar terhadap kelompok air adalah muatan ion.

Oleh karena itu, urutan kekuatan ion dalam mempengaruhi kelompok air sebagai

berikut:

Kation : Na+ < K

+ < Mg

2+ < Ca

2+ < Al

3+ < Fe

3+

Anion : OH- < Cl

- < HCO

3- serta CO3

3- < SO4

3-

Ukuran jari-jari kation dan anion dalam percobaan di atas dapat dilihat pada Tabel

2.4.

Tabel 2.4 Ukuran jari-jari ion

Kation Jari-jari (nm) Anion Jari-jari (nm)

Na+ 0,1 OH

- 0,152 ± 0,019

K+ 0,133 HCO

3- 0,207 ± 0,019

Mg+ 0,075 CO3

2- 0,189 ± 0,020

Ca2+

0,106 SO43-

0,218 ± 0,021

Al3+

0,157 Cl- 0,168 ± 0,022

Fe3+

0,064

(Rihua et al. 2006)

Chibowski (2007) melakukan penelitian yang hampir sama dengan Li.

Chibowski mendapatkan bahwa kehadiran ion di dalam air dapat mempengaruhi

struktur air, baik dalam memperkuat ataupun memperlemah struktur air. Pengaruh

itu dapat dilihat dari perubahan jumlah air yang menguap dari larutan elektrolit.

Perubahan ini dapat dikaitkan dengan adanya ion-ion water structure ordering

atau water structure disordering dalam larutan. Tabel 2.5 menunjukkan ion-ion


18


yang termasuk water structure ordering atau water structure disordering.

Gambar 2.11 menunjukkan perubahan total air yang menguap pada larutan

elektrolit 0,1 M.

Gambar 2.11 Perubahan total jumlah air yang menguap dari larutan elektrolit 0,1 M

tanpa medan magnet (A)

(Chibowski et al. 2007)

Tabel 2.5 Sifat water structure ordering atau water structure disordering

Ion Water Structure Ordering (+) Water Structure Disordering (-)

K+ (-)

Na+ (+)

Ca2+

(+) Cl

- (-)

PO43-

(+)

Dari Gambar 2.11 terlihat bahwa jumlah penguapan air dari larutan elektrolit

cenderung lebih sedikit dari jumlah penguapan air pada air murni. Hal ini

menunjukkan bahwa larutan elektrolit menyebabkan struktur air lebih kuat

sehingga sulit menguap. Tabel 2.6 mengacu pada pada Gambar 2.11 menunjukkan


19


perubahan jumlah air yang menguap dari larutan elektrolit pada interval waktu 37

menit.

Tabel 2.6 Jumlah penguapan air dari larutan elektrolit dengan konsentrasi 0,01 M

Larutan Struktur Air (+/-) Jumlah Air yang Menguap

H2O - 0,13

KCl (-) dan (-) 0,18

NaCl (+) dan (-) 0,105

CaCl2 (+) dan (-) 0,095

Na3PO4 (+) dan (+) 0,075

Dari Tabel 2.5, ion K+ dan Cl

- termasuk dalam water structure disordering

yang menyebabkan jumlah air yang menguap lebih banyak daripada air murni. Ion

Na+ dan PO4

3- termasuk water structure ordering sehingga jumlah air yang

menguap dari larutannya jauh lebih kecil dari air murni. Jumlah air yang menguap

pada larutan NaCl dan CaCl2 sedikit lebih rendah dari air murni. Dalam larutan

tersebut Na+ dan Ca

2+ termasuk water structure ordering sedangkan Cl

- termasuk

water structure disordering.

Konduktivitas larutan elektrolit berbanding terbalik dengan diameter hidrat

kation dan anion. Ukuran jari-jari ion dan jari-jari kulit hidrasi ion dapat dilihat

pada Tabel 2.7. Peningkatan konduktivitas untuk beberapa larutan elektrolit dapat

disebabkan oleh perubahan ketebalan kulit hidrasi dan perubahan struktur molekul

air di kulit hidrasi. Untuk larutan CaCl2, ion Ca2+

memiliki kulit hidrasi paling

tebal, sedangkan ion Cl- paling tipis. Hal ini membuat larutan CaCl2 memiliki

kulit hidrasi yang tebal sehingga molekul air disekitar ion Ca2+

menjadi teratur.


20


Tabel 2.7 Jari-jari ion dan jari-jari kulit hidrasi ion

Ion Jari-jari Ion/r (pm) Jari-jari Kulit Hidrasi Ion/∆r (pm)

K+ 138 74

Na+ 102 116

Ca2+

100 171

Cl- 181 43

CO32-

238 54

PO43-

178 76

(Marcus. 1994)

2.5 Agitasi Mekanik

Agitasi (pengadukan) merupakan sebuah proses yang menunjukkan gerakan

yang terinduksi menurut cara tertentu pada suatu bahan di dalam bejana dimana

gerakan itu biasanya mempunyai semacam pola sirkulasi. Aplikasi agitasi bisa

dilakukan dalam sebuah tangki berpengaduk. Proses agitasi umumnya bersinergi

dengan proses mixing. Aplikasi agitasi bisa dilakukan dalam sebuah tangki

berpengaduk. Sifat fisik fluida yang berpengaruh pada proses pengadukan adalah

densitas dan viskositas.

Secara khusus, proses pengadukan dan pencampuran digunakan untuk

mengatasi tiga jenis permasalahan utama, yaitu

1. Menghasilkan keseragaman statis ataupun dinamis pada sistem multifase

multikomponen.

2. Memfasilitasi perpindahan massa atau energi di antara bagian–bagian dari

sistem yang tidak seragam.

3. Menunjukkan perubahan fase pada sistem multikomponen dengan atau

tanpa perubahan komposisi.

Aplikasi pengadukan dan pencampuran bisa ditemukan dalam rentang yang

luas, diantara dalam proses suspensi padatan, dispersi gas-cair, cair-cair maupun

padat-cair, kristalisasi, perpindahan panas dan reaksi kimia.

Pada umumnya proses pengadukan dan pencampuran dilakukan dengan

menempatkan pengaduk pada pusat diameter tangki (center) seperti yang terlihat

pada Gambar 2.12. Posisi ini memiliki pola aliran yang khas. Pada tangki tidak


21


bersekat dengan pengaduk yang berputar di tengah, energi sentrifugal yang

bekerja pada fluida meningkatkan ketinggian fluida pada dinding dan

memperendah ketinggian fluida pada pusat putaran. Pola ini biasa disebut dengan

pusaran (vortex) dengan pusat pada sumbu pengaduk. Pusaran ini akan menjadi

semakin besar seiring dengan peningkatan kecepatan putaran yang juga

meningkatkan turbulensi dari fluida yang diaduk. Pada sebuah proses dispersi gas-

cair, terbentuknya pusaran tidak diinginkan. Hal ini disebabkan pusaran tersebut

bisa menghasilkan dispersi udara yang menghambat dispersi gas ke cairan dan

sebaliknya.

Gambar 2.12 Posisi center dari sebuah pengaduk yang menghasilkan vortex

2.5.1 Dimensi dan Geometri Tangki

Kapasitas tangki yang dibutuhkan untuk menampung fluida menjadi salah satu

pertimbangan dasar dalam perancangan dimensi tangki. Fluida dengan kapasitas

tertentu ditempatkan pada sebuah wadah dengan besarnya diamater tangki sama

dengan ketinggian fluida. Rancangan ini ditujukan untuk mengoptimalkan

kemampuan pengaduk untuk menggerakkan dan membuat pola aliran fluida yang

melingkupi seluruh bagian fluida dalam tangki.

tDV ..4

1 2 (2.9)

Persamaan 2.9 merupakan rumus dari volum sebuah tangki silinder. Sehingga

salah satu pertimbangan awal untuk merancang alat ini adalah dengan mencari

nilai dari diamater yang sama dengan ketinggian tangki untuk kapasitas fluida

yang diinginkan dalam pengadukan dan pencampuran. Diameter tangki ditentukan

dengan Persamaan 2.10. Tangki dengan diamater yang lebih kecil dibandingkan


22


ketinggiannya memiliki kecendrungan menambah jumlah pengaduk yang

digunakan.

tDdenganV

D ,4

3

(2.10)

Rancangan dasar dimensi dari sebuah tangki berpengaduk dengan

perbandingan terhadap komponen – komponen yang menyusunnya ditunjukkan

pada Gambar 2.13.

Dt

C

H

DW

J

Gambar 2.13 Dimensi sebuah tangki berpengaduk

C = tinggi pengaduk dari dasar tangki

D = diameter pengaduk

Dt = diameter tangki

H = tinggi fluida dalam tangki

J = lebar baffle

W = lebar pengaduk

Hubungan dari dimensi pada gambar 2.13 adalah:

1

1

H

Dt ;1

3

D

Dt ; 1

1

D

C ;

4

1

D

W;

1

12

J

Dt

Geometri dari tangki dirancang untuk menghindari terjadinya dead zone yaitu

daerah dimana fluida tidak bisa digerakkan oleh aliran pengaduk. Geometri

dimana terjadinya dead zone biasanya berbentuk sudut ataupun lipatan dari

dinding – dindingnya.


23


2.6 Titrasi Komplesometri EDTA

EDTA merupakan kependekan dari ethylenediaminetetraacetic acid atau

dikenal juga dengan ethylenedinitrilotetraacetic acid. Gambar 2.14 menunjukkan

struktur molekul EDTA.

Gambar 2.14 Struktur molekul EDTA

EDTA merupakan asam berbasa empat yang secara sederhana disimbolkan

dengan H4Y dan sebagai asam lemah. Proses pengionan EDTA berlangsung

secara bertahap dengan melepaskan ion hidrogen satu per satu. Konstanta

kesetimbangan masing-masing proses pengionan sebagai berikut.

H4Y ↔ H+

+ H3Y- K1 = 1,02.10

-2 (2.11)

H3Y-

↔ H+

+ H2Y2-

K1 = 2,14.10-3

(2.12)

H2Y2-

↔ H+

+ HY3-

K1 = 6,92.10-7

(2.13)

HY3-

↔ H+

+ Y4-

K1 = 5,50.10-11

(2.14)

Penggunaan EDTA sebagai pereaksi titrimetrik adalah:

1. EDTA dengan ion logam membentuk kompleks 1:1 (satu molekul EDTA

dengan tahap satu ion logam) sehingga reaksi berjalan satu tahap.

2. Konstanta kestabilan kelatnya umumnya besar sekali sehingga reaksinya

sempurna.

Pembentukan kelat antara logam (M) dengan EDTA (Y) secara umum ditulis

sebagi berikut.

Mn+

+ Y4-

↔ MYn-4

(2.15)

Maka, reaksi pemebentukan kelat ion kalsium dengan EDTA sebagai berikut.

Ca2+

+ Y4-

↔ CaYn-4

(2.16)

EDTA dapat berbentuk kristal H4Y atau kristal garam dinatriumnya,

Na2H2Y.2H2O. Kristal H4Y sukar larut dalam air sehingga untuk melarutkannya


24


digunakan NaOH yang cukup agar terbentuk garam dinatrium yang mudah larut

dalam air.

Penentuan titik akhir pada titrasi kompleksometri EDTA diketahui melalui

perubahan warna, tidak dari perubahan pH seperti yang terjadi pada titrasi asam

basa. Larutan dapar dibutuhkan dalam proses titrasi agar proses titrasi berjalan

dengan baik karena reaksi antara EDTA dengan ion logam menghasilkan asam.

Reaksi yang terjadi dapat dinyatakan sebagai berikut.

Mn+

+ H2Y2-

↔ MYn-4

+ 2H+ (2.17)

Pada titrasi EDTA terdapat pH minimum. Jika titrasi dilakukan pada pH yang

terlalu rendah dan pH batas tersebut maka titrasi akan menjadi tidak layak (not

feasible). Titrasi pada pH yang terlalu tinggi dapat menyebabkan hidrolisis ion

logam bahkan menyebabkan terbentuknya endapan logam itu sendiri sehingga

titrasi gagal. pH titrasi yang digunakan harus sedekat mungkin dengan pH

minimum. Oleh karena itu, pH minimum diperlukan agar titik akhir titrasi dapat

terlihat dengan jelas karena hasil titrasi pada pH di bawah pH minimum akan

samar. Besar pH minimum ditentukan oleh konstanta kesetimbangan titrasi,

indikator untuk titrasi kelatometri, dan trayek pM.

Indikator kelatometri adalah zat warna organik yang bersifat asam atau basa

lemah dan juga merupakan pengkelat yang dapat mengompleksi ion logam.

Eriochrome Black T (EBT) adalah indikator yang umum dipakai dalam titrasi

kelatometri. EBT bersifat asam lemah dam umumnya ditulis sebagai H3Er. Trayek

warna yang dimiliki EBT berdasarkan pH adalah sebagai berikut.

H3Er- ↔ H + HEr

2- ↔ H

+ + Er

3- (2.18)

pH 6,3 pH 11,5

merah biru jingga

Pada kondisi pH 6,3 – 11,5, HEr2-

berwarna biru. Sebagian besar kompleks ion

logam dengan Er3-

berwarna merah sehingga titrasi dengan menggunakan EBT

harus menggunakan larutan dapar dengan nilai pH di antara kedua nilai tersebut

agar terjadi perubahan warna yang jelas dari merah ke biru. Pada pH di bawah 6,3

indikator bebas dan kelatnya hampir tidak berbeda warna atau bahkan sama.

Begitu pula pada pH di atas 11,5. Reaksi yang terjadi pada titrasi EDTA adalah

sebagai berikut.


25


1. Saat indikator diteteskan ke dalam larutan ion logam terjadi reaksi:

M + HEr2-

↔ Mer + H+ (2.19)

Reaksi antara logam dengan indikator EBT menghasilkan senyawa yang

memberikan warna merah (Mer).

2. Saat dititrasi terjadi rekasi pengkelatan antara logam yang sudah dikelat oleh

indikator menjadi dikelat oleh EDTA. Pada saat akhir titrasi atau ketika semua

logam sudah terkelat oleh EDTA maka akan terjadi perubahan warna karena

indikator EDTA sudah kembali pada bentuk HEr2-

yang berwarna biru pada

trayek pada pH 6,3 – 11,5.

Mer + H ↔ MY + HEr2-

(2.20)


26


BAB 3

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan dengan model eksperimental murni untuk menguji

pengaruh agitasi mekanik terhadap proses presipitasi CaCO3 dan menguji

pengaruh variabel proses yang meliputi kecepatan agitasi mekanik, waktu agitasi

mekanik, dan konsentrasi larutan CaCO3. Selain itu dilakukan pengukuran

konduktivitas larutan untuk mengetahui fenomena yang terjadi pada ion-ion

dalam larutan setelah dilakukan agitasi mekanik. Penelitian ini menggunakan

metode analisis titrasi kompleksometri EDTA. Pengukuran kesadahan ini

didasarkan pada kandungan ion Ca2+

dalam larutan yang digunakan untuk

mengambil data kandungan CaCO3

3.1 Diagram Alir Penelitian

Diagram alir secara umum yang dilakukan pada penelitian ini dapat

digambarkan sebagai berikut

26


27


`

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

Mulai

1. Pengukuran Konduktivitas

2. Agitasi mekanik:

0,01 M

1000 rpm

60 menit

Kontrol

Preparasi Alat dan bahan

Agitasi Mekanik

Variasi kecepatan agitasi

mekanik: 500 rpm, 1000 rpm, 1500 rpm

Variasi waktu agitasi: 30

menit, 1 jam, 1,5 jam

Variasi konsentrasi

larutan: 0,005 M, 0,01

M, 0,015 M,

Metode Analisis

Titrasi Kompleksometri EDTA

Kesimpulan

Pengolahan Data dan Analisis

Kontrol

Selesai

Agitasi sebelum

Pencampuran

Agitasi saat

Pencampuran


28


Penelitian yang dilakukan terbagi menjadi beberapa bagian, yaitu sebagai berikut

1. Preparasi dan pengaturan peralatan seperti Gambar 3.2

Gambar 3.2 Skema sistem agitasi mekanik secara sederhana

2. Preparasi larutan NaHCO3 dan CaCl2 sebagai sempel air sadah dengan

melarutkan bubuk NaHCO3 dan CaCl2 menggunakan aquades sesuai dengan

konsentrasi yang diinginkan.

3. Agitasi mekanik air sadah dengan variasi meliputi: kecepatan agitasi mekanik,

waktu agitasi mekanik dan konsentrasi larutan induk.

4. Presipitasi CaCO3. Pada tahap ini proses presipitasi CaCO3 dari air sadah yang

telah mengalami agitasi mekanik akan diamati dalam tabung reaksi dan akan

dilakukan pengamatan kandungan Ca2+

dalam air sadah dan pembentukan

CaCO3 dalam larutan. Pengamatan akan dilakukan sebagai fungsi waktu

presipitasi untuk mendapatkan waktu presipitasi. Pada tahap ini diharapkan

akan terjadi peningkatan laju presipitasi CaCO3 sehingga kandungan ion Ca2+

di larutan menurun.

5. Preparasi titrasi kompleksometri EDTA. Pada tahap ini proses presipitasi

CaCO3 dari sampel air sadah yang telah dilakukan agitasi mekanik akan

dilakukan titrasi kompleksometri EDTA dalam tabung diam (statis) dan akan

dilakukan pengukuran kandungan ion Ca2+

dalam larutan. Pengukuran

dilakukan dalam fungsi waktu pengendapan untuk mengamati laju presipitasi

yang terjadi pada setiap variasi yang dilakukan.

RPM

Sistem larutan

NaHCO3 + CaCl2


29


6. Titrasi kompleksometri EDTA. Pada tahap ini dilakukan penambahan larutan

dapar pH 10 sebanyak 2 ml dan 1 – 2 tetes EBT kepada 10 ml sampel air

sadah, baik sebelum proses maupun setelah proses agitasi mekanik dilakukan.

Penambahan larutan dapar berfungsi agar pH larutan tertahan pada kondisi

basa. Larutan EBT berfungsi untuk menangkap ion Ca2+

yang terbentuk dalam

larutan dan mencegah ion tersebut berikatan lebih lanjut dengan ion CO32-

3.2 Preparsi Alat dan Bahan

Preparasi alat dan bahan merupakan hal terpenting yang harus dilakukan

sebelum melakukan penelitian. Berikut akan dijelaskan mengenai alat dan bahan

yang digunakan.

3.2.1 Peralatan yang Digunakan

Ada dua macam perlatan yang digunakan dalam penelitian ini, yaitu peralatan

laboratorium dan alat agitasi mekanik. Peralatan laboratorium yang digunakan

sebagai berikut:

1. Pipet volum 5 dan 10 ml

2. Pipet tetes

3. Beaker glass 250 dan 500 ml

4. Labu erlenmeyer 100 dan 250 ml

5. Buret 50 ml

6. Statif

7. Spatula

8. Labu ukur 100, 250, dan 1000 ml

9. Kaca arloji

10. Batang pengaduk

11. Timbangan

12. Stopwatch

13. Power analyzer

14. Konduktometer


30


Alat agitasi mekanik yang digunakan terdiri dari:

1. Wadah agitasi

2. Pengaduk dengan jenis baling-baling

3. Motor pengaduk yang dilengkapi dengan pengaturan kecepatan

3.2.2 Instrumentasi Analisis

Titrasi kompleksometri EDTA untuk mengukur kandungan ion Ca2+

dalam

larutan dengan larutan penitrasi EDTA 0,01 M menggunakan buret dengan

akurasi 0,1 ml EDTA. Standarisasi larutan EDTA dilakukan dengan larutan

standar CaCO3.

3.2.3 Bahan-bahan yang Digunakan

1. Natrium bikarbonat (NaHCO3) 0,005 M, 0,01 M, 0,015 M dan kalsium klorida

(CaCl2) 0,005 M, 0,01 M, 0,015 M

2. Larutan standar kalsium karbonat (CaCO3) 0,01 M

3. Air aquades

4. Larutan titran EDTA 0,01 M

5. Larutan dapar pH 10

6. Larutan indikator EBT 0,5 %

3.3 Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian yang dilakukan terdiri dari preparasi sampel dan analisis

sampel. Preparasi sampel terdiri dari pembuatan larutan NaHCO3 dan CaCl2

dengan masing-masing konsentrasi 0,005 M, 0,01 M, 0,015 M, serta pembuatan

bahan-bahan lainnya seperti larutan EDTA 0,01 M, indikator EBT 0,5 %, larutan

standar CaCO3 0,01 M, dan larutan dapar pH 10.

Prosedur analisis akan terdiri dari penentuan kandungan ion Ca2+

, baik pada

larutan yang non-agitasi mekanik dan agitasi mekanik serta pada proses

pengukuran konduktivitas, pada variasi konsentrasi larutan, kecepatan agitasi

mekanik, dan waktu agitasi mekanik. Berikut adalah penjelasan secara terperinci

dari prosedur penelitian.


31


3.3.1 Prosedur Pembuatan Larutan NaHCO3

3.3.1.1 Pembuatan larutan NaHCO3 0,005 M

1. Menimbang 0,42 gr padatan natrium bikarbonat.

2. Melarutkan padatan menggunakan aquades 60 ml pada beaker glass

250 ml hingga homogen.

3. Memindahkan larutan secara kuantitatif ke dalam labu erlenmeyer

1000 ml dan melakukan pembilasan dengan aquades.

4. Menambahkan aquades sampai tanda batas.















3.3.2 Pembuatan Larutan CaCl2

3.3.2.1 Pembuatan larutan CaCl2 0,005 M

1. Menimbang 0,735 gr padatan kalsium klorida.







32



1. Menimbang 1,47 gr padatan kalsium klorida.





4. Menambahkan aquades sampai tanda batas


1. menambahkan 2,205 gr padatan kalsium klorida.






3.3.3 Pembuatan Larutan Standar CaCO3 0,01 M

1. Menimbang 0,5 gr CaCO3 murni (yang sudah dioven selama ± 1 jam

pada suhu 1050C).

2. Menambahkan HCl pekat tetes demi tetes hingga CaCO3 terlarut

sempurna.

3. Menambahkan aquades 100 ml lalu mengaduknya hingga homogen.

3.3.4 Pembuatan Larutan EDTA 0,01 M

1. Menimbang kristal titriplex III (C10H14Na2O8.2H2O) sebanyak 4 gr.

2. Menambahkan aquades hingga homogen.

3. Memindahkan ke labu ukur 1000 ml kemudian menambahkan aquades

hingga tanda batas.


33


3.3.5 Pembuatan Larutan Dapar pH 10

1. Menimbang 6,67 gr NH4Cl kemudian melarutkannya dengan 57,2 ml

ammonia pekat (larutan a).

2. Menimbang 0,4716 gr kemudian melarutkannya dengan 10 ml aquades

(larutan b).

3. Menimbang 0,312 gr MgSO4.7H2O kemudian melarutkannya dengan

10 ml aquades (larutan c).

4. Menuangkan larutan b ke dalam larutan a lalu mengocoknya hingga

homogen.

5. Menuangkan larutan c ke dalam campuran larutan a dan b lalu

mengocoknya hingga homogen.

6. Menambahkan aquades hingga volume larutan 100 ml kemudian

mengocoknya agar homogen.

3.3.6 Pembuatan Larutan Indikator Erio Black-T (EBT) 0,5 %

1. Menimbang 4,5 gr Hydoxilamin-HCl.

2. Menimbang 0,5 gr Erio Black-T.

3. Mencampurkan keduanya dan melarutkannya dengan etanol dalam

labu takar 100 ml kemidian ditera sampai tanda batas.

4. Mengocok hingga larutan homogen.

3.3.7 Prosedur Pencucian Alat Agitasi Mekanik

1. Menuang sebanyak 500 ml air aquades ke dalam wadah agitasi

mekanik.

2. Melakukan agitasi mekanik selama 10 menit dengan kecepatan 1000

rpm.

3. Membuang air aquades.

4. Melakukan kembali prosdur yang sama dengan sebelumnya lalu

mengeringkan wadah dan baling-baling pengaduk dengan lap

pembersih.


34


3.4 Prosedur Pengujian dengan Variasi Variabel Kondisi Operasi:

Konsentrasi, Kecepatan Agitasi Mekanik, dan Waktu Agitasi Mekanik

Untuk menguji pengaruh dari variabel operasi seperti konsentrasi larutan,

kecepatan agitasi mekanik, dan lama waktu agitasi mekanik maka dilakukan

prosedur pengujian dengan variasi variabel kondisi operasi sebagai berikut.

3.4.1 Variasi Konsentrasi

1. Mengatur dan mempersiapkan peralatan agitasi mekanik.

2. Mencampurkan 250 ml larutan natrium bikarbonat (NaHCO3) 0,005 M

dengan larutan 250 ml larutan kalsium klorida (CaCl2) 0,005 M.

3. Menuang larutan sampel sebanyak 1000 ml ke dalam wadah agitasi

mekanik.

4. Sebelum dilakukan agitasi mekanik, memipet 10 ml larutan sampel

dan titrasi EDTA.

5. Menyalakan motor agitasi mekanik dengan kecepatan tetap sebesar

1000 rpm dan melakukan agitasi selama 30 menit.

6. Setelah agitasi selesai maka larutan sampel diletakkan pada beaker

glass 500 ml.

7. Memipet 10 ml larutan sampel dan titrasi EDTA.

8. Melakukan analisis sampel kembali pada menit ke-30, 60, 120, 180,

240, dan 300, dan 360 setelah agitasi mekanik.

9. Mengulangi prosedur yang sama untuk variasi konsentrasi larutan 0,01

M dan 0,015 M serta pada kecepatan 500 dan 1500 rpm. Sampel yang

tidak dilakukan treatment, dilakukan prosedur yang sama.

3.4.2 Variasi Kecepatan Agitasi Mekanik





mekanik.


35



dan titrasi EDTA.

5. Menyalakan motor agitasi mekanik dengan kecepatan 500 rpm dan

melakukan agitasi selama 30 menit.


glass 500 ml.

7. Memipet 10 ml larutan sampel dan titrasi EDTA.



9. Mengulangi prosedur yang sama untuk variasi kecepatan 1000 dan

1500 rpm dengan konsentrasi 0,005 M dan 0,015 M. Sampel yang

tidak dilakukan treatment, dilakukan prosedur yang sama

3.4.3 Variasi Waktu Agitasi Mekanik




3. Mengukur pH awal larutan.


mekanik.


dan titrasi EDTA.

6. Menyalakan motor agitasi mekanik dengan kecepatan tetap sebesar

1000 rpm dan melakukan agitasi selama 30 menit.


glass 250 ml.

8. Memipet10 ml larutan sampel dan titrasi EDTA.



10. Mengulangi prosedur yang sama untuk variasi waktu agitasi 1 jam dan

2 jam dengan konsentrasi 0,005 M dan 0,015 M pada kecepatan 1000


36


dan 1500 rpm. Sampel yang tidak dilakukan treatment, dilakukan

prosedur yang sama.

3.5 Prosedur Pengukuran Konduktivitas Larutan

1. Menyiapkan larutan NaHCO3 dan CaCl2 0,01 M masing-masing 250

ml.

2. Mengukur konduktivitas awal masing-masing larutan.

3. Melakukan agitasi mekanik pada larutan NaHCO3 selama 30 menit

pada kecepatan 1000 rpm.

4. Mengukur kembali konduktivitas masing-masing larutan.

5. Mencampurkan kedua larutan lalu mengambil 10 ml larutan sampel

untuk dititrasi EDTA.


240, dan 300, dan 360 setelah pencampuran.

7. Melakukan prosedur yang sama dengan variasi waktu pengadukan 1

jam dan 2 jam

8. Melakukan prosedur yang dengan variasi larutan yang diagitasi CaCl2

saja dan keduanya.

3.6 Prosedur Pengukuran Daya pada Proses Agitasi

1. Menyiapkan alat power analyzer.

2. Menghubungkan kabel sumber listrik dengan power analyzer pada

koneksi kabel paling kiri dan kanan.

3. Menghubungkan kabel dari peralatan agitasi mekanik dengan power

analyzer pada koneksi kabel bagian tengah.

4. Menyalakan alat power analyzer.

5. Menekan tombol Watt/Whr untuk menghitung kebutuhan daya alat.

6. Menyalakan agitator pada kecepatan 500 rpm.

7. Mengukur kebutuhan daya alat selama 30 menit.

8. Menekan tombol data hold untuk mencatat data kebutuhan alat per 30

menit.

9. Lakukan langkah yang sama pada kecepatan 1000 dan 1500 rpm..


37


3.7 Prosedur Analisis

Prosedur saat melakukan analisis presipitasi CaCO3 dengan metode titrasi

kompleksometri EDTA akan dijelaskan sebagai berikut.

3.7.1 Standardisasi Larutan EDTA

Larutan EDTA 0,01 M harus distandardisasi untuk mengetahui konsentrasi

dari EDTA saat akan digunakan untuk pengukuran sampel larutan percobaan.

Prosedur standardisasi dilakukan dengan cara sebagai berikut:

1. Memipet 10 ml larutan CaCO3 ke dalam labu erlenmeyer.

2. Menambahnkan 2 ml larutan dapar pH 10.

3. Menambahkan 1 – 2 tetes indikator EBT.

4. Menitrasi dengan titran EDTA 0,01 M.

5. Standardisasi dilakukan seminggu sekali.

3.7.2 Analisis Larutan Sampel

1. Menuang 10 ml larutan sampel ke dalam labu erlenmeyer 100 ml.

2. Menambahkan 3 tetes indikator EBT dan 2 ml larutan dapar pH 10

sehingga larutan berwarna merah keunguan.

3. Mencatat volume awal titran EDTA 0,1 M pada buret lalu

menitrasinya perlahan-lahan hingga diperoleh perubahan warna larutan

menjadi biru setelah itu titrasi dihentikan.

4. Mencatat volume akhir titran EDTA.

5. Prosedur dilakukan pada larutan sampel yang mengalami agitasi

mekanik ataupun tidak.

3.8 Pengolahan Data

Beberapa proses pengolahan data yang dilakukan adalah:

3.8.1 Standardisasi Larutan EDTA

dars

sampel

dars EDTAV

CaCOV

CaCOV

lml

CaCOBM

CaCOmEDTA

tan

3

tan33

3 1000 (3.1)


38


Dimana:

EDTA = konsentrasi EDTA yang sebenarnya (molar/l)

m CaCO3 = massa CaCO3 standar yang ditimbang (g)

BM CaCO3 = berat molekul CaCO3 (g/mol)

V CaCO3 standar = volume CaCO3 standar yang dibuat atau volume

CaCO3 induk (ml)

V CaCO3 sampel = volume standar yang dititar dengan EDTA (ml)

V CaCO3 standardisasi = volume EDTA yang dibutuhkan untuk menitar

CaCO3 standar (ml)

3.8.2 Perhitungan Konsentrasi CaCO3 yang Terbentuk dalam ppm

sampelV

gmg

CaCOBMVEDTA

CaCOppmEDTA

10003

3 (3.2)

Dimana:

EDTA = konsentrasi EDTA yang distandardisasi (molar/l)

ppm CaCO3 = konsentrasi CaCO3 yang terbentuk pada proses presipitasi

(mg/l)

BM CaCO3 = berat molekul CaCO3 (g/mol)

V EDTA = volume EDTA yang dibutuhkan untuk menitar larutan

sampel (ml)

V sampel = volume sampel yang dititrasi (ml)

Untuk menentukan presentase presipitasi, digunakan persamaan:

%100%3

33

awal

akhirawal

CaCOppm

CaCOppmCaCOppmipresipitas (3.3)


39


39

BAB 4

PEMBAHASAN

Pada dasarnya, penelitian ini terbagi menjadi dua bagian, yaitu agitasi

mekanik saat pencampuran dan agitasi mekanik sebelum pencampuran. Kedua hal

ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh agitasi mekanik terhadap sifat hidrat ion

dan presipitasi CaCO3.

4.1 Agitasi Mekanik saat Pencampuran Larutan Induk

Di dalam larutan, NaHCO3 dan CaCl2 terurai menjadi ion-ion. Ion Ca2+

dan

CO32-

pada air sadah dikelilingi oleh molekul air membentuk suatu lapisan hidrasi

(hydration shell) yang menahan bergabungnya ion-ion tersebut membentuk

molekul CaCO3. Selain lapisan hidrasi, terdapat pula molekul-molekul air yang

membentuk kelompok (cluster) di dalam larutan yang membuat ion-ion menjadi

sulit bergerak

Sifat interaksi ion dengan hidrat dan antara sesama molekul air yang relatif

lebih lemah akan dengan mudah dipengaruhi oleh suhu, pH, konsentrasi ion, dan

agitasi mekanik berupa pengadukan. Proses agitasi mekanik pada air sadah

menyebabkan terganggunya hidrat ion sehingga meningkatkan interaksi atau

tumbukan antara ion Ca2+

dan CO32-

yang akan mempercepat pembentukan inti

CaCO3 sehingga proses presipitasi berlangsung secara lebih cepat. Dengan

mendorong pembentukan kerak CaCO3 yang lebih cepat maka tingkat kesadahan

air akan berkurang. Langkah selanjutnya adalah melakukan proses separasi untuk

memisahkan kerak yang terbentuk dengan air sehingga yang kesadahannya telah

diturunkan dapat digunakan.

4.1.1 Variasi Konsentrasi

Variabel variasi konsentrasi digunakan untuk mewakili berbagai tingkatan

kesadahan air. Variasi konsentrasi larutan NaHCO3 dan CaCl2 yang digunakan

adalah 0,005 M, 0,01 M, dan 0,015 M. Konsentrasi 0,005 M mewakili tingkatan

kesadahan air hard (kandungan ion Ca2+

100 rpm). Konsentrasi 0,01 M dan 0,015

M mewakili tingkat kesadahan very hard (konsentrasi ion Ca2+

> 120 ppm). Selain

itu, variabel variasi konsentrasi yang digunakan juga didasarkan pada feasibilitas


40


pelaksanaan penelitian. Hasil data dinyatakan dalam bentuk persen presipitasi

CaCO3 (banyaknya CaCO3 yang terbentuk). Berikut adalah hasil yang diperoleh .

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 100 200 300 400

Waktu (menit)

Pe

rse

n p

res

ipit

as

i0,005 M

0,01 M

0,015 M

(a)

0

5

10

15

20

25

0 100 200 300 400Waktu (menit)

Pe

rse

n p

res

ipit

as

i

0,005 M

0,01 M

0,015 M

(b)

Gambar 4.1 Persen presipitasi CaCO3 pada (a) larutan kontrol dan (b) agitasi mekanik

dengan kondisi 1000 rpm dan waktu agitasi 30 menit

Gambar 4.1 (a) merupakan hasil presipitasi CaCO3 pada larutan kontrol (non

agitasi mekanik). Secara umum terlihat bahwa persen presipitasi CaCO3 pada

larutan yang teragitasi mekanik lebih besar dibandingkan dengan larutan kontrol.


41


Persen presipitasi CaCO3 menunjukkan fraksi ion Ca2+

dalam larutan air sadah

yang terpresipitasi, bukan nilai absolut CaCO3 yang terbentuk dalam larutan.

Proses pesipitasi CaCO3 di dalam larutan diawali dengan terbentuknya kristal

CaCO3 (deposit). Pembentukan kristal CaCO3 diawali dengan terjadinya nukleasi

(pembentukan kristal CaCO3 yang sangat kecil, nuklei). Pembentukan nuklei akan

mendorong proses presipitasi lebih lanjut melalui pertumbuhan kristal. Hal ini

dikarenakan sifat elektrostatis permukaan nuklei akan menarik ion-ion di dalam

larutan untuk menempel pada nuklei membentuk inti nuklei dan selanjutnya akan

tumbuh membesar (crystal growth) menjadi kerak.

Larutan kontrol memiliki pola peningkatan presipitasi yang berlangsung

lambat. Selain itu, peningkatan presipitasi pada larutan kontrol berbanding

terbalik dengan peningkatan konsentrasi. Fenomena tersebut dapat terjadi karena

proses presipitasi CaCO3 pada larutan kontrol hanya dipengaruhi oleh konsentrasi

(tingkat kejenuhan larutan) yang dimiliki oleh ion-ion bebas yang terdapat pada

larutan. Peningkatan presipitasi CaCO3 yang berlangsung lambat disebabkan oleh

nuklei yang terbentuk berukuran besar. Nuklei yang berukuran besar

membutuhkan waktu yang lama untuk tumbuh karena nuklei yang berbentuk

besar cenderung stabil. Semakin besar konsentrasi larutan induk maka semakin

besar ukuran nuklei yang terbentuk. Selain itu, jumlah ion bebas dalam larutan

terbatas karena sebagian besar ion berinteraksi dengan molekul air membentuk

hidrat ion. Jumlah ion bebas dalam larutan yang terbatas membuat kemampuan

nuklei dalam mengikat ion menjadi berkurang sehingga pertumbuhan ion menjadi

lambat.

Semakin besar konsentrasi larutan induk maka jumlah ion bebas dalam larutan

semakin banyak sehingga presipitasi CaCO3 semakin besar. Jumlah CaCO3 yang

terbentuk pada larutan berkonsentrasi tinggi semakin banyak, namun perhitungan

fraksi larutan yang terpresipitasi akan semakin kecil. Hal ini disebabkan faktor

pembaginya yang semakin besar. Oleh karena itu, persen presipitasi yang

diperoleh pada larutan kontrol memiliki kecenderungan berbanding terbalik

dengan peningkatan konsentrasi larutan induk.

Gambar 4.1 (b) menunjukkan larutan yang diagitasi mekanik. Larutan yang

diagitasi mekanik menghasilkan presipitasi yang lebih besar dibandingkan dengan


42


larutan kontrol (non agitasi mekanik). Selain itu, agitasi mekanik memberikan

kecenderungan peningkatan presipitasi seiring dengan peningkatan konsntrasi.

Fenomena ini dapat terjadi karena agitasi mekanik melemahkan interaksi

hidrat ion sehingga molekul air yang terdapat di sekeliling ion terlepas. Hal ini

membuat jumlah ion bebas di dalam larutan meningkat. Selain itu, lepasnya

molekul air membuat ukuran ion lebih kecil sehingga mudah bergerak. Penurunan

ukuran ion ditambah dengan gaya yang diberikan pada proses agitasi mekanik

membuat mobilitas ion meningkat. Peningkatan mobilitas ion meningkatkan

presipitasi CaCO3 karena semakin banyak ion Ca2+

dan CO32-

yang bertumbukan.

Peningkatan presipitasi terbesar pada larutan yang diagitasi mekanik terlihat

pada menit ke-30, yaitu tepat setelah agitasi mekanik selesai. Hal ini

menunjukkan bahwa agitasi mekanik mempengaruhi ukuran nuklei yang

terbentuk. Nuklei yang terbentuk pada larutan yang teragitasi mekanik berukuran

kecil dan berjumlah banyak sehingga proses presipitasi berlangsung cepat. Ukuran

nuklei yang lebih kecil membuat luas pemukaan nuklei untuk mengikat ion bebas

di dalam larutan lebih besar. Banyaknya jumlah nuklei yang terbentuk serta

ukurannya yang kecil membuat proses pengikatan ion bebas terjadi secara cepat.

Hal ini membuat pertumbuhan kristal meningkat pesat pada pada menit-menit

awal, yaitu tepat setelah agitasi mekanik dilakukan. Seiring dengan berjalannya

waktu, jumlah ion bebas di dalam larutan semakin berkurang. Hal ini membuat

laju presipitasi berkurang yang terlihat dari kurva persen presipitasi yang naik

secara perlahan, bahkan terlihat cenderung konstan.

Selain ukuran nuklei, proses presipitasi juga dipengaruhi oleh kesetimbangan

larutan. Larutan dengan konsentrasi 0,005 M dan 0,015 M menunjukkan laju

presipitasi yang cenderung tetap. Hal ini dapat juga disebabkan larutan telah

mencapai kesetimbangan atau hampir mencapai kesetimbangannya karena agitasi

mekanik dapat mempercepat kesetimbangan larutan. Larutan konsentrasi 0,015 M

juga terjadi fenomena yang serupa. Namun, konsentrasinya yang tinggi membuat

ion-ion bebas dalam larutan terdapat dalam jumlah banyak sehingga proses

presipitasi tetap berjalan walaupun lambat. Hal ini terbukti dari bentuk kurva yang

terus menanjak seiring dengan bertambahnya waktu pendiaman. Tren kurva

konsentrasi 0,015 M yang terus menanjak memungkinkan kurva konsentrasi


43


0,015 M dan 0,01 M dapat bertemu pada satu titik jika waktu pendiaman

ditambahkan hingga lebih dari 6 jam. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa

pada menit-menit awal proses presipitasi CaCO3, laju peningkatan presipitasi

sangat dipengaruhi oleh agitasi mekanik.

Walaupun persen presipitasi pada larutan konsentrasi 0,015 M terlihat lebih

kecil dibandingkan dengan larutan 0,01 M namun jumlah CaCO3 yang terbentuk

lebih besar. Persen presipitasi hanya menunjukkan fraksi ion Ca2+

dalam larutan

air sadah yang terpresipitasi. Gambar 4.2 menunjukkan presipitasi CaCO3 dalam

satuan ppm (nilai absolut).

0

20

40

60

80

100

120

0 100 200 300 400Waktu (menit)

pp

m C

aC

O3

0,005 M

0,01 M

0,015 M

Gambar 4.2 CaCO3 yang terbentuk dalam satuan ppm pada agitasi mekanik dengan

kondisi 1000 rpm dan waktu agitasi 30 menit

Larutan induk dengan konsentrasi 0,005 M dapat menghasilkan 250 ppm

presipitasi CaCO3 jika semua ion Ca2+

dan CO32-

berinteraksi, dimana hal tersebut

tidak mungkin terjadi karena larutan air sudah sangat jenuh. Larutan induk dengan

konsentrasi 0,01 M dapat menghasilkan presipitat maksimal 500 ppm dan larutan

induk dengan konsentrasi 0,015 M dapat menghasilkan presipitat maksimal 625

ppm.

4.1.2 Variasi Kecepatan Agitasi

Variabel ini digunakan untuk mengetahui efektivitas kecepatan pengadukan

pada konsentrasi pengadukan yang sama. Berikut adalah data yang diperoleh pada


44


kondisi operasi waktu pengadukan selama 30 menit dan konsentrasi larutan induk

0,015 M. Gambar 4.3 menunjukkan hasil yang diperoleh.

0

5

10

15

20

25

0 100 200 300 400Waktu (menit)

Pe

rse

n p

res

ipit

as

iKontrol

500 rpm

1000 rpm

1500 rpm

Gambar 4.3 Persen presipitasi CaCO3 pada kondisi konsentrasi 0,015 M dan waktu

agitasi 30 menit

Secara umum, peningkatan kecepatan agitasi meningkatkan laju presipitasi

CaCO3. Peningkatan kecepatan agitasi memberikan energi yang lebih besar dalam

melepaskan interaksi hidrat ion dengan ion Ca2+

dan CO32-

. Proses ini membuat

jumlah ion Ca2+

dan CO32-

di dalam larutan semakin banyak. Selain itu, agitasi

mekanik juga meningkatkan mobilitas ion bebas di dalam larutan. Meningkatnya

jumlah ion Ca2+

dan CO32-

dan mobilitas ion membuat proses tumbukan ion Ca2+

dan CO32-

yang terjadi semakin banyak sehingga presipitasi CaCO3 meningkat.

Efek kecepatan agitasi terhadap mobilitas ion serta pelepasan interaksi hidrat ion

berbanding lurus. Hal ini terbukti dari besar presipitasi CaCO3 yang dihasilkan

dari kecepatan 1500 rpm merupakan yang terbesar, yaitu 13,16 %. Kecepatan

1000 rpm menghasilkan presipitasi 7,89 % dan kecepatan 500 rpm menghasilkan

presipitasi sebesar 3,95 %. Proses pendiaman larutan air sadah hingga menit ke-

360 semakin meningkatkan persen presipitasi CaCO3 dengan pola peningkatan

yang sama.

Kurva pada tiap kecepatan menunjukkan kecenderungan yang sama, yaitu

terjadi peningkatan presipitasi yang pesat pada menit ke-30, yaitu tepat setelah


45


agitasi selesai. Pola ini memiliki kecenderungan yang sama pada variasi

konsentrasi. Hal ini semakin membuktikan bahwa agitasi mekanik mempengaruhi

ukuran nuklei yang terbentuk. Ketiga kurva variasi kecepatan menunjukkan nuklei

yang terbentuk berukuran kecil. Semakin tinggi kecepatan agitasi maka nuklei

yang terbentuk semakin kecil dan banyak. Hal ini terbukti dari semakin

menanjaknya kurva pada menit ke-30 seiring dengan meningkatnya kecepatan

agitasi mekanik.

4.1.3 Variasi Waktu Agitasi

Waktu pengadukan merupakan parameter yang cukup penting dalam

menentukan keefektivitasan pengadukan karena terkait dengan konsumsi energi.

Semakin lama waktu pangadukan maka kebutuhan energi yang digunakan

semakin besar. Variasi kecepatan dan waktu agitasi merupakan parameter fisik

untuk meningkatkan presipitasi CaCO3. Selain itu, kedua variasi dapat dijadikan

perbandingan dalam memilih kondisi yang lebih efektif. Perbandingan ini dapat

dilakukan pada kondisi konsentrasi larutan yang sama.

Berikut adalah data yang diperoleh pada kondisi operasi kecepatan

pengadukan 1000 rpm dan konsentrasi 0,015 M.

0

5

10

15

20

25

0 100 200 300 400Wa ktu (menit)

Pe

rse

n p

res

ipit

as

i

Agitasi 30 menit

Agitasi 1 jam

Agitasi 2 jam

Kontrol

Gambar 4.4 Persen presipitasi CaCO3 pada kecepatan 1000 rpm dan konsentrasi 0,015 M


46


Sama seperti variabel kecepatan, penambahan waktu pengadukan

meningkatkan laju presipitasi CaCO3. Waktu agitasi ini berpengaruh pada proses

pelepasan jumlah hidrat ion pada ion Ca2+

dan CO32-

. Diharapkan dengan semakin

lamanya waktu pengadukan maka semakin banyak hidrat ion yang terlepas. Selain

itu, diharapkan efek agitasi terhadap ion Ca2+

dan CO32-

bertahap lebih lama

seiring dengan penambahan waktu agitasi sehingga walau pendiaman dilakukan,

ion Ca2+

dan CO32-

masih tetap dapat bergerak aktif sehingga tumbukan antara ion

Ca2+

dan CO32-

tetap berlangsung dan mempercepat laju presipitasi. Hal ini

ditunjukkan dengan persen presipitasi terbesar terdapat pada waktu presipitasi 2

jam, yaitu 21,05 %. Agitasi mekanik selama 1 jam menghasilkan presipitasi

sebesar 14,47 % dan agitasi 30 menit menghasilkan presipitasi sebesar 7,89 %.

Ketiga kurva variabel waktu agitasi memiliki tren yang sama dengan variasi

konsentrasi dan kecepatan agitasi mekanik, yaitu proses presipitasi terjadi secara

signifikan tepat setelah agitasi dilakukan. Profil kurva menunjukkan nuklei yang

terbentuk berukuran kecil dan banyak. Hal ini semakin menunjukkan bahwa

agitasi mekanik memperkecil ukuran nuklei serta memperbanyak jumlahnya di

dalam larutan tanpa melihat variabel lainnya, seperti konsentrasi, kecepatan

agitasi, dan waktu konsentrasi. Variabel lainnya akan meningkatkan jumlah nuklei

yang terbentuk serta semakin memperkecil ukuran nuklei.

Fraksi larutan air sadah yang terpresipitasi pada waktu agitasi mekanik 30

menit dengan pendiaman selama 5,5 jam adalah 14,47 %. Hasil ini sama dengan

yang dicapai hanya dengan agitasi selama 1 jam tanpa proses pendiaman.

Perbandingan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai hasil yang sama sangat

besar. Agitasi mekanik selama 1 jam akan lebih dipilih karena lebih hemat waktu.

Agitasi mekanik selama 2 jam menghasilkan presipitasi sebesar 21,05 % tanpa

proses pendiaman. Hasil yang sama juga diperoleh pada larutan air sadah yang

diagitasi mekanik dengan kecepatan 1500 rpm selama 30 menit dengan

pendiaman selama 5,5 jam. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan waktu

agitasi mekanik memberikan hasil presipitasi yang lebih besar dengan waktu yang

lebih singkat dibandingkan dengan peningkatan kecepatan agitasi mekanik. Faktor

waktu agitasi lebih dominan dalam mempengaruhi proese pembentukan nuklei

dibandingkan dengan kecepatan agitasi.yang terbentuk dalam larutan. Semakin


47


lama agitasi dilakukan maka semakin kecil nuklei yang terbentuk dalam larutan.

Fenomena ini terbukti dari profil kurva yang meningkat tajam saat agitasi

mekanik tepat selesai, yaitu menit ke-30 pada agitasi 30 menit, menit ke-60 pada

agitasi1 jam, dan menit ke-120 pada agitasi 2 jam. Hal ini menunjukkan bahwa

proses presipitasi CaCO3 pada menit-menit awal sangat dipengaruhi oleh proses

agitasi mekanik.

Untuk melihat perbandingan persen presipitasi pada semua variabel proses,

maka semua data persen presipitasi disajikan pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Rekapitulasi persen presipitasi pada semua variabel proses

Persen Presipitasi (%)

Konsentrasi

Waktu agitasi

(menit)

Kecepatan agitasi

500 rpm 1000 rpm 1500 rpm

0,005 M

30 4 4 4

60 4 8 17,2

120 9,32 9,32 9,32

0,01 M

30 1,96 5,88 21,73

60 18 23,6 31,05

120 21,74 25,46 32,91

0,015 M

30 3,95 7,86 21,05

60 7,89 14,47 21,05

120 13,16 17,11 25

Hasil pada Tabel 4.1 menunjukkan bahwa persen presipitasi terbesar dihasilkan

pada konsentrasi larutan induk 0,01 M. Data hasil persen presipitasi juga

menunjukkan bahwa semakin besar kecepatan agitasi dan waktu agitasi maka

persen presipitasi yang dihasilkan juga akan semakin besar.

4.2 Agitasi Mekanik sebelum Pencampuran Larutan Induk

4.2.1 Pengukuran Konduktivitas Larutan NaHCO3 dan CaCl2

Konduktivitas adalah kemampuan suatu bahan dalam mengalirkan listrik.

Dalam pengaruh medan listrik, aliran arus yang melalui konduktor elektrolit

disebabkan karena pergerakan ion-ion positif dan negatif. Proses agitasi mekanik

pada air sadah menyebabkan terganggunya hidrat ion. Jika kedua larutan induk

dicampurkan (larutan NaHCO3 dan CaCl2) maka akan meningkatkan interaksi

atau tumbukan antara ion Ca2+

dan CO32-

. Hal ini tentunya akan mempercepat


48


pembentukan inti CaCO3 sehingga proses presipitasi berlangsung secara lebih

cepat. Oleh karena itu, sifat pergerakan ion ini diamati dari nilai konduktivitas

larutan.

Pengukuran konduktivitas larutan dilakukan pada masing-masing larutan

NaHCO3 dan CaCl2 secara terpisah sebelum kedua larutan dicampurkan. Hal ini

dilakukan untuk mengetahui pengaruh agitasi mekanik terhadap masing-masing

ion Ca2+

dan CO32-

secara spesifik. Selain itu, untuk memudahkan dalam

mengamati fenomena yang terjadi pada ion Ca2+

dan CO32-

. Jika pengukuran

konduktivitas larutan dilakukan setelah kedua larutan dicampurkan maka akan

akan sulit melihat pengaruh agitasi terhadap masing-masing ion Ca2+

dan CO32-

karena kedua ion berada pada tempat yang sama. Tabel 4.2 menunjukkan hasil

pengukuran konduktivitas larutan masing-masing larutan pada kondisi konsentrasi

larutan induk 0,01 M dan kecepatan 1000 rpm.

Tabel 4.2 Konduktivitas larutan NaHCO3 dan CaCl2

Waktu

Agitasi

NaHCO3 CaCl2 Δ K (mS) % Kenaikan

Konduktivitas

Awal

(mS)

Akhir

(mS)

Awal

(mS)

Akhir

(mS) NaHCO3 CaCl2 NaHCO3 CaCl2

30 menit 0,776 0,825 2,123 2,163 0,049 0,040 0 0

1 jam 0,782 0,838 2,127 2,230 0,056 0,103 13,42 158,33

2 jam 0,785 0,854 2,140 2,383 0,069 0,243 38,93 508,33

Secara umum, hasil pengukuran konduktivitas menunjukkan bahwa semakin

lama agitasi mekanik dilakukan maka semakin besar nilai konduktivitas. Di dalam

larutan, molekul NaHCO3 dan CaCl2 terurai menjadi ion-ion. Ion-ion di dalam

larutan dikelilingi oleh molekul-molekul air yang terpolarisasi dan berinteraksi

dengan ion membentuk hidrat ion. Adanya hidrat ion membuat mobilitas ion

berkurang karena diameter ion membesar dengan adanya hidrat ion.

Selain hidrat ion, di dalam larutan juga terdapat molekul-molekul air yang

membentuk kelompok (cluster). Kelompok air yang terbentuk dalam larutan

umumnya berukuran besar karena berada dalam kondisi stabil. Keberadaan

kelompok air semakin membatasi pergerakan ion Ca2+

dan CO32-

untuk bertemu.

Oleh karena itu dilakukanlah agitasi mekanik.


49


Agitasi mekanik dapat membuat interaksi hidrat ion dengan ion terganggu

sehingga molekul air yang berada di sekitar ion terlepas. Lepasnya sebagian hidrat

ion membuat ukuran molekul ion menjadi lebih kecil sehingga lebih mudah

bergerak. Tidak hanya itu, agitasi mekanik juga membuat kelompok air pada

larutan terpecah menjadi kelompok air yang lebih kecil. Menurunnya ukuran

molekul kelompok air ini membuat larutan menjadi lebih encer yang biasanya

dibuktikan dengan penurunan viskositas. Penurunan viskositas larutan membuat

ion-ion di dalam larutan semakin mudah bergerak.

Peningkatan mobilitas ion ini dapat dibuktikan melalui peningkatan nilai

konduktivitas larutan. Konduktivitas larutan meningkat setelah dilakukan proses

agitasi mekanik pada larutan. Hal ini membuktikan bahwa agitasi mekanik dapat

melemahkan interaksi hidrat ion dengan ion.

4.2.2 Analisis Kandungan Ca2+

Pengukuran konduktivitas larutan telah membuktikan bahwa agitasi mekanik

dapat meningkatkan mobilitas ion, terutama ion Ca2+

dan CO32-

yang merupakan

komponen utama pembentuk CaCO3. Peningkatan mobilitas ion dapat mendorong

proses presipitasi CaCO3 jika kedua larutan induk dicampurkan. Oleh karena itu,

larutan induk yang telah diagitasi mekanik dan telah diukur konduktivitasnya

dicampurkan.

Kondisi pencampuran yang dilakukan adalah hanya salah satu larutan induk

yang diagitas mekanik, larutan NaHCO3 saja atau CaCl2 saja. Hal ini dilakukan

untuk mengetahui efek agitasi mekanik pada masing-masing larutan NaHCO3 dan

CaCl2 dalam larutan air sadah (setelah pencampuran). Pada saat pencampuran

terjadi, hanya ion Ca2+

saja atau ion CO32-

yang memiliki mobilitas tinggi sebagai

akibat agitasi. Melalui proses ini dapat diketahui ion mana yang efek agitasi

mekaniknya memberikan pengaruh lebih besar pada proses presipitasi CaCO3.

Prosedur analisis yang dilakukan sama dengan variabel penelitian lainnya. Berikut

adalah adalah data yang diperoleh pada kondisi konsentrasi larutan induk 0,01 M

dan kecepatan 1000 rpm. Gambar 4.5 menunjukkan hasil yang diperoleh.


50


0

5

10

15

20

25

0 100 200 300 400Waktu (menit)

Pers

en

pre

sip

itasi

Agitasi NaHCO3+CaCl2 non agitasi

Agitasi CaCl2+NaHCO3 non agitasi

Kontrol

Gambar 4.5 Persen presipitasi CaCO3 pada proses agitasi mekanik sebelum

pencampuran dengan kondisi konsentrasi larutan induk 0,01 M, kecepatan 1000 rpm dan waktu agitasi 1 jam

Secara kualitatif terlihat bahwa larutan air sadah dimana hanya larutan

NaHCO3 yang diagitasi mekanik menghasilkan presipitasi CaCO3 yang lebih

besar, yaitu 20 % selama waktu pendiaman 6 jam. Larutan air sadah dengan

larutan CaCl2 yang diagitasi mekanik menghasilkan presipitasi CaCO3 sebesar

11,76 %. Larutan kontrol hanya menghasilkan presipitasi CaCO3 sebesar 3,92 %.

Di dalam larutan, NaHCO3 dan CaCl2 terurai menjadi ion-ion. Tidak hanya

ion-ion, di dalam larutan juga terdapat molekul-molekul air yang membentuk

kelompok (cluster). Ion-ion di dalam larutan bermuatan sehingga memiliki gaya

elektrostatik yang dapat menarik molekul-molekul air di sekelilingnya sehingga

membentuk hidrat ion. Interaksi elektrostatis antara partikel bermuatan dan

molekul air merupakan alasan dasar yang menyebabkan terbentuknya struktur

hidrat (Zhou et al., 2001).

L.T. Vlaev (2004) mengatakan bahwa sifat-sifat kelarutan dan perpindahan

larutan elektrolit yang dipelajari menggunakan metode konduktivitas bergantung

pada jari-jari hidrasi ion dan derajat hidrasi ion. Hidrat ion dapat positif dan

negatif bergantung pada mobilitas molekul air di kulit hidrasi ion, yang lebih


51


tinggi atau lebih rendah dibandingkan dengan molekul air di dalam bulk water.

Skema hidrat ion dapat dilihat pada Gambar 4.6.

(a) (b)

Gambar 4.6 Skema hidrat ion dengan medan elektrositas tinggi (a) dan rendah (b)

(Marcus. 1994)

Gaya elektrostatik yang dimiliki ion besarya berbanding terbalik dengan jari-

jari ion. Semakin besar jari-jari ion maka semakin besar gaya elektrostatiknya

sehingga kemampuan ion untuk menarik molekul air di sekelilingnya juga

semakin besar. Banyaknya molekul air yang ditarik oleh ion membuat lapisan

hidrat ion disekelilingnya juga besar. Fenomena ini yang terlihat pada Gambar 4.6

(a). Fenomena sebaliknya terjadi pada ion yang memiliki jari-jari besar yang

terlihat pada Gambar 4.6 (b).

Interaksi elektrostatis yang sangat besar antara ion dengan hidrat ion membuat

hidrat ion sulit terlepas jika diberi gangguan. Energi yang lebih besar dibutuhkan

untuk memutuskan interaksi hidrat ion pada ion yang memiliki ukuran kecil. Hal

inilah yang terjadi pada NaHCO3 dan CaCl2.

Penelitian yang dilakukan Marcus (1994) mendapatkan bahwa ion Ca2+

memiliki jari-jari hidrat ion yang lebih besar dibandingkan dengan ion CO32-

.

Tidak hanya itu, Marcus juga mendapati bahwa energi hidrasi ion Ca2+

lebih besar

dibandingkan dengan CO32-

. Tabel 4.3 menunjukkan data yang diperoleh Marcus.

Lapisan hidrasi pertama

Air


52


Tabel 4.3 Hasil data penelitian mengenai ion Ca2+

dan CO32-

Ion Jari-jari ion

(r, pm)

Jari-jari hidrat

ion (Δr, pm)

Jumlah molekul air

yang mengelilingi ion (n) Δhyd H*

Ca2+

100 171 7,2 1600

CO32-

178 76 4 1395

(Marcus. 1994)

Larutan yang hanya NaHCO3 diagitasi mekanik menghasilkan presipitasi yang

lebih besar. Hal ini disebabkan jari-jari ion CO32-

yang lebih besar dibandingkan

dengan ion Ca2+

(hampir dua kalinya) membuat interaksi hidrat ionnya lebih

lemah. Selain itu, hasil data penelitian Marcus juga menunjukkan bahwa jumlah

molekul air yang membentuk hidrat ion pada ion Ca2+

lebih besar (n Ca2+

hampir

dua kali n CO32-

) sehingga sulit dilepaskan. Ion Ca2+

juga memiliki nilai energi

hidrasi ion yang lebih besar dibandingkan dengan CO32-

. Hal ini menunjukkan

bahwa untuk memutuskan interaksi hidrat ion pada Ca2+

membutuhkan energi

yang lebih besar..

Agitasi mekanik dilakukan untuk melemahkan interaksi hidrat ion sehingga

hidrat ion dapat terlepas. Lepasnya hidrat ion membuat ukuran ion lebih kecil

sehingga ion mudah bergerak. Selain itu, proses agitasi mekanik juga

meningkatkan mobilitas ion. Mobilitas ion yang tinggi akan mendorong terjadinya

tumbukan antara ion Ca2+

dan CO32-

sehingga proses presipitasi CaCO3 terjadi

akan semakin cepat.

Pelakuan agitasi mekanik yang sama pada NaHCO3 dan CaCl2 akan

menghasilkan presipitasi CaCO3 yang lebih besar pada larutan NaHCO3. Interaksi

hidrat ion pada ion CO32-

yang lebih rendah serta energi hidrasi yang lebih kecil

membuat proses presipitasi CaCO3 berlangsung lebih cepat.

Untuk larutan kontrol, proses presipitasi terjadi hanya bergantung pada jumlah

masing-masing ion dalam larutan (konsentrasi). Saat larutan induk dicampurkan,

ion bebas Ca2+

dan CO32-

yang ada di dalam larutan berinteraksi membentuk

nuklei CaCO3. Nuklei ini kemudian berkembang dan memperbesar diri dengan

mengikat ion-ion bebas yang ada di dalam larutan. Jumlah ion bebas Ca2+

dan

CO32-

yang terbatas membuat proses presipitasi CaCO3 berlangsung lambat dan


53


stagnan, atau bahkan telah mencapai kesetimbangan pada menit ke-180 dengan

persen presipitasi 1,32 %.

4.3 Pengukuran Energi Agitasi Mekanik

Pengukuran daya agitasi dilakukan untuk mengetahui besar kebutuhan energi

yang digunakakan agitator selama proses agitasi mekanik berlangsung. Tidak

hanya itu, pengukuran daya agitasi juga bertujuan untuk mengetahui seberapa

efisien energi yang digunakan untuk meningkatkan presipitasi CaCO3 melalui

metode agitasi mekanik jika dibandingkan dengan metode peningkatan presiptasi

CaCO3 secara fisik lainnya, seperti pemanasan (menaikkan suhu).

Pengukuran daya agitasi dilakukan secara langsung dengal menggunakan alat

power analyzer. Metode pengukuran daya agitasi secara digital ini dipilih karena

dianggap lebih akurat dan aktual serta data dihasilkan secara cepat. Selain itu,

pengunaannya yang lebih praktis. Tabel 4.4 menunjukkan hasil data pengukuran

daya agitasi yang diperoleh pada setiap kecepatan.

Tabel 4.4 Kebutuhan energi listrik pada agitasi mekanik di setiap variasi kecepatan dan

waktu (Whr)

Waktu

agitasi

Energi (Whr)

500 rpm 1000 rpm 1500 rpm

30 menit 8,014 9,74 9,916

1 jam 16,028 19,48 19,832

2 jam 32,056 38,96 39,664

Kebutuhan energi yang digunakan berbanding lurus dengan waktu agitasi dan

kecepatan agitasi sehingga kebutuhan energi terbesar terdapat pada waktu

pengadukan 2 jam dan kecepatan 1500 rpm, yaitu sebesar 39, 664 Whr.

Untuk mengetahui seberapa efisien konsumsi energi pada proses sgitasi

mekanik maka perlu dibandingkan dengan metode fisik lainnya yang umum

dilakukan, yaitu pemanasan. Perbandingan didasarkan pada pengunaan energi dan

besar laju presipitasi yang dihasilkan. Diilustrasikan bahwa air sadah dari kondisi

ruang (27oC) dipanaskan hingga 50

oC.

Mubarok (2008) pernah melakukan penelitian terhadap pengaruh suhu

terhadap presipitasi CaCO3 dengan menggunakan model air sadah yang sama.


54


Mubarok (2008) melakukan pemanasan air sadah hingga 50oC. Volume larutan

yang digunakan untuk sekali running sebanyak 30 ml. Hasil persen presipitasi

yang diperoleh dari penelitian Mubarok (2008) dapat dilihat pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Persen presipitasi CaCO3 melalui pemanasan hingga 50oC dengan kondisi

konsentrasi larutan induk 0,01 M

Waktu

(menit) % presipitasi

0 0

5 0

10 0

30 0

60 5,51

120 7,48

180 13,78

(Mubarok. 2008)

Untuk menghitung kebutuhan energi melalui pemanasan dapat digunakan

persamaan energi sederhana, yaitu

tcmQ (4.1)

Kondisi volume larutan dianggap sama (500 ml) kemudian dilakukan pemanasan

hingga 50oC. Kalor jenis air sadah dianggap sama dengan kalor jenis air dan

densitas air sadah sama dengan densitas air, maka peningkatan laju presipitasi

CaCO3 melalui metode pemanasan membutuhkan energi sebesar:

kJ

KKkgkJkg

tcmQ

8,625

298/2,45,0

Konsumsi energi pada proses pemanasan besarnya sama untuk pemanasan

selama apapaun karena bukan fungsi waktu. Presipitasi CaCO3 mulai terlihat pada

menit ke-60 sebesar 5,51 %. Hasil yang tidak jauh berbeda dihasilkan melalui

agitasi mekanik selama 60 menit dengan kecepatan 500 rpm, yaitu 5,88 %.

Konsumsi energi yang digutuhkan pada kondisi agitasi tersebut sebesar 19,48

Whr atau 70,128 kJ. Konsumsi energi pada proses agitasi mekanik lebih rendah

jika dibandingkan dengan pemanasan. Untuk menghasilkan besar persen

presipitasi yang sama, pemanasan membutuhkan energi 8,9 kali lebih besar


55


dibandingkan dengan metode agitasi mekanik. Hal ini membutktikan bahwa

peningkatan presipitasi CaCO3 dengan agitasi mekanik lebih hemat energi

dibandingkan dengan proses pemanasan.


56


BAB 5

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian mengenai pengaruh agitasi mekanik terhadap

proses presipitasi CaCO3 pada air sadah maka dapat disimpulkan bahwa:

1. Agitasi mekanik meningkatkan konduktivitas larutan NaHCO3 dan CaCl2

2. Agitasi mekanik dapat melemahkan interaksi hidrat ion dengan ion Ca2+

dan

CO32-

sehingga mobilitas ion meningkat sehingga terjadi peningkatan

presipitasi CaCO3.

3. Peningkatan konsentrasi larutan induk meningkatkan presiptasi CaCO3 namun

besarnya dipengaruhi oleh ukuran nuklei yang terbentuk.

4. Peningkatan kecepatan agitasi dan waktu agitasi meningkatkan presipitasi

CaCO3.

5. Presipitasi CaCO3 pada agitasi mekanik saat pencampuran ditentukan oleh

ukuran nuklei dan kesetimbangan larutan.

6. Agitasi mekanik memiliki pengaruh presipitasi CaCO3 dan konduktivitas

larutan yang lebih besar pada larutan CaCl2 dibandingkan dengan larutan

NaHCO3.

7. Peningkatan presipitasi CaCO3 dengan metode agitasi mekanik lebih hemat

energi dibandingkan dengan metode pemanasan.

56


57


DAFTAR REFERENSI

Abdel-Aal, & Sawada, K. 2000. Inhibition of Adhesion and Precipitation CaCO3

by Aminopolyphophate. Journal of Chrystal Growth, 256. Pp. 188-200.

Abdel-Aal, Satoh, K., & Sawada, K. 2002. Study of The Adhesion Mechanism of

CaCO3 Using A Combined Bulk Chemistry/QCM Technique. Journal of

Chrystal Growth, 245. Pp. 87-100.

Ben, Armor M., Zgolli, D., Tlili M.M., & Manzola, A.S. 2004. Influence of Water

Hardness, Substrate Nature, and Temperatur on Heterogenous Calcium

Carbonate Nucleation. Desalination, 166. Pp. 79-84.

Chibowski, Emil., Lucyna Holysz, & Aleksandra Szczes. 2007. Effects of A

Static Magnetic Feld on Water and Electrolyt. Journal of Colloid and

Interface Science.

Cho, Young I., Chunfu Fan, & Byung-Gap Choi. 1997. Theory of Electronic Enti-

fouling Tecnology to Control Precipitate Fouling in Heat Exchangered-

Power. International Communications in Heat and Mass Transfer, 24. Pp.

757-770.

Elfil, H., & Roquesb, H. 2001. Role of Hydrate Phases of Calcium Carbonate on

Tha Scaling Phenomenon. Desalination, 137. Pp. 177-186.

Fathi, A., Tlili, M., Gabrielli, C., Maurin, G., Ben, Armor M. 2006. Effect of

Magnetic Water Treatment on Homogenous Precipitation of Calcium

Carbonate. Water Research, 40. Pp. 1941-1950.

Kemmer, F. N. 1998. The NALCO Water Handbook, 2nd ed. New York:

McGraw-Hill.

Li, Ruihua., Zhanpeng Jiang, Hongwei Yang, & Yuntao Gun. 2006. Effects of

Ions in Natural Water on the 17

O NMR Chemical Shift Water and Their

Relationship to Water Cluster. Journal Mol. Liq, 126. Pp 14-18.

Marcus, Yizhak. 1994. A Simple Empirical Model Describing the

Thermodynamics of Hydration of Ions of Widely Variying Charges, Sizes,

and Shapes. Biophys. Chem, 51. Pp. 111-127.

57


58


Marcus, Yizhak. 1987. Thermodynamics of ion hydration and its interpretation in

terms of a common model. Pure & AppI. Chem, 59. Pp.1093-1101.

Oldshue, James Y. 1983. Fluid Mixing Tecnology. New York: McGraw-Hill

Publishing Company.

Powell, Sheppared T. 1954. Water Conditioning for Industry. New York:

McGraw-Hill Company.

Saksono, N. 2006. Magnetisasi Air Sadah untuk Pencegahan Kerak. Jurnal

Teknologi, 4. Pp. 292-302.

Saksono, N., Setijo Bismo, Elsa Kristianti, & Roekmijati Widaningrum. 2006.

Pengaruh Medan Magnet Pada Presipitasi CaCO3 untuk Pencegahan Kerak.

Jurnal Teknik Kimia Indonesia , 2. Pp. 2.

Soenyik, Vernon L., & R David Jenkins. 1980. Water Chemistry. Canada: John

Wiley & Sons. Inc.

Tatterson, Gary B.1991. Fluid Mixing and Gas Dispersion in Agitated Tanks.

New York: McGraw-Hill, Inc.

Vlaev, L.T., M. P Tavlieva & S. D Genieva. 2003. Concentration Dependence of

the Activation Energy of Concuctivity in Aqueous Sodium Selenite and

Potassium Tellurite. Journal of Structural Chemistry, 44. Pp. 995-1000.

Vlaev, L.T., & S. D Genieva. 2004. Electron Transport Properties of Ions in

Aqueou Solutions of Sodium Selenite. J. Struct. Chem, 5. Pp 825-831.

Zhou, Jian., Xiaohua Lu, Yanru Wang, & Jun Shi. 2001. Molecular Dynamics

Study on Ionic Hydration. Fluid Phase Equilibria. Pp 257-270.

56


59


LAMPIRAN

A. SPESIFIKASI AGITATOR dan BALING-BALING

(a) (b)

Gambar agitator (a) dan baling-baling pengaduk (b)

Spesifikasi Agitator

Listrik 220V

Tipe kecepatan 2, tipe I dan II

Tipe I : 0 – 500 rpm

Tipe II : 500 – 2000

rpm

Jenis baling-baling

pengaduk

3 Blade Axial Impeller

B. SPESIFIKASI WADAH AGITASI

Gambar wadah agitasi mekanik

59


60


Spesifikasi Wadah Agitasi Mekanik

Bahan Plastik Tebal bafel 0,5 cm

Tinggi wadah 26 cm Tinggi bafel 20 cm

Diameter alas 17 cm Lebar bafel 2 cm

Diameter atas 19 cm Jumlah bafel 3


61


C. DATA HASIL PENELITIAN

C.1 Konsentrasi Larutan Induk 0,005 M

a. 500 rpm

Waktu

(menit)

Kontrol 30 menit 1 jam 2 jam

M EDTA V EDTA M EDTA V EDTA M EDTA V EDTA M EDTA V EDTA

0 0.009505503 7.6 0.009505503 - 0.009505503 - 0.009505503 -

30 0.009505503 7.6 0.009505503 7.5 0.009505503 - 0.009505503 -

60 0.009505503 7.6 0.009505503 7.3 0.009505503 7 0.009505503 -

120 0.009505503 7.6 0.009505503 7.3 0.009505503 7 0.009505503 6.5

180 0.009505503 7.5 0.009505503 7.2 0.009505503 6.9 0.009505503 6.4

240 0.009505503 7.5 0.009505503 7.2 0.009505503 6.9 0.009505503 6.4

300 0.009505503 7.5 0.009505503 7.2 0.009505503 6.8 0.009505503 6.3

360 0.009505503 7.5 0.009505503 7.2 0.009505503 6.7 0.009505503 6.3


ppm CaCO3 % prespitasi ppm CaCO3 % prespitasi ppm CaCO3 % prespitasi ppm CaCO3 % prespitasi

722.418 0.00 - - - - - -

722.418 0.00 712.913 1.32 - - - -

722.418 0.00 693.902 3.95 665.385 7.89 - -

722.418 0.00 693.902 3.95 665.385 7.89 570.330 21.05

712.913 1.32 684.396 5.26 655.880 9.21 570.330 21.05

712.913 1.32 684.396 5.26 655.880 9.21 551.319 23.68

712.913 1.32 684.396 5.26 646.374 10.53 551.319 23.68

712.913 1.32 684.396 5.26 636.869 11.84 551.319 23.68


62


b. 1000 rpm

Waktu

(menit)



0 0.009505503 7.6 0.009505503 - 0.009505503 - 0.009505503 -

30 0.009505503 7.6 0.009505503 7 0.009505503 - 0.009505503 -

60 0.009505503 7.6 0.009505503 6.9 0.009505503 6.5 0.009505503 -

120 0.009505503 7.6 0.009505503 6.9 0.009505503 6.5 0.009505503 6

180 0.009505503 7.5 0.009505503 6.8 0.009505503 6.5 0.009505503 6

240 0.009505503 7.5 0.009505503 6.7 0.009505503 6.4 0.009505503 5.8

300 0.009505503 7.5 0.009505503 6.6 0.009505503 6.3 0.009505503 5.8

360 0.009505503 7.5 0.009505503 6.5 0.009505503 6.3 0.009505503 5.8



722.418 0.00 - - - - - -

722.418 0.00 665.385 7.89 - - - -

722.418 0.00 655.880 9.21 617.858 14.47 - -

722.418 0.00 655.880 9.21 617.858 14.47 570.330 21.05

712.913 1.32 646.374 10.53 617.858 14.47 570.330 21.05

712.913 1.32 636.869 11.84 608.352 15.79 551.319 23.68

712.913 1.32 627.363 13.16 598.847 17.11 551.319 23.68

712.913 1.32 617.858 14.47 598.847 17.11 551.319 23.68


63


c. 1500 rpm

Waktu

(menit)



0 0.009505503 7.6 0.009505503 - 0.009505503 - 0.009505503 -

30 0.009505503 7.6 0.009505503 6.6 0.009505503 - 0.009505503 -

60 0.009505503 7.6 0.009505503 6.4 0.009505503 6.3 0.009505503 -

120 0.009505503 7.6 0.009505503 6.3 0.009505503 6.1 0.009505503 5.7

180 0.009505503 7.5 0.009505503 6.3 0.009505503 6.1 0.009505503 5.7

240 0.009505503 7.5 0.009505503 6.2 0.009505503 6.1 0.009505503 5.7

300 0.009505503 7.5 0.009505503 6.2 0.009505503 6 0.009505503 5.6

360 0.009505503 7.5 0.009505503 6 0.009505503 5.9 0.009505503 5.6



722.418 0.00 - - - - - -

722.418 0.00 627.363 13.16 - - - -

722.418 0.00 608.352 15.79 598.847 17.11 - -

722.418 0.00 598.847 17.11 579.836 19.74 541.814 25.00

712.913 1.32 598.847 17.11 579.836 19.74 541.814 25.00

712.913 1.32 589.341 18.42 579.836 19.74 541.814 25.00

712.913 1.32 589.341 18.42 570.330 21.05 532.308 26.32

712.913 1.32 570.330 21.05 560.825 22.37 532.308 26.32


64



a. 500 rpm

Waktu

(menit)



0 0.009826316 5.1 0.009826316 - 0.009826316 - 0.00933895 -

30 0.009826316 5.1 0.009826316 5 0.009826316 - 0.00933895 -

60 0.009826316 5.1 0.009826316 5 0.009826316 4.8 0.00933895 -

120 0.009826316 5 0.009826316 5 0.009826316 4.8 0.00933895 4.2

180 0.009826316 4.9 0.009826316 4.9 0.009826316 4.8 0.00933895 4.2

240 0.009826316 4.9 0.009826316 4.9 0.009826316 4.7 0.00933895 4.2

300 0.009826316 4.9 0.009826316 4.8 0.009826316 4.7 0.00933895 4.1

360 0.009826316 4.9 0.009826316 4.8 0.009826316 4.6 0.00933895 4.1



501.142 0.00 - - - - - -

501.142 0.00 491.316 1.96 - - - -

501.142 0.00 491.316 1.96 471.663 5.88 - -

491.316 1.96 491.316 1.96 471.663 5.88 392.236 21.73

481.489 3.92 481.489 3.92 471.663 5.88 392.236 21.73

481.489 3.92 481.489 3.92 461.837 7.84 392.236 21.73

481.489 3.92 471.663 5.88 461.837 7.84 382.897 23.60

481.489 3.92 471.663 5.88 452.011 9.80 382.897 23.60


65


b. 1000 rpm

Waktu

(menit)



0 0.009826316 5.1 0.00933895 - 0.00933895 - 0.00933895 -

30 0.009826316 5.1 0.00933895 4.4 0.00933895 - 0.00933895 -

60 0.009826316 5.1 0.00933895 4.4 0.00933895 4.1 0.00933895 -

120 0.009826316 5 0.00933895 4.3 0.00933895 4 0.00933895 3.7

180 0.009826316 4.9 0.00933895 4.3 0.00933895 3.9 0.00933895 3.7

240 0.009826316 4.9 0.00933895 4.2 0.00933895 3.9 0.00933895 3.6

300 0.009826316 4.9 0.00933895 4.2 0.00933895 3.8 0.00933895 3.6

360 0.009826316 4.9 0.00933895 4.2 0.00933895 3.8 0.00933895 3.5



501.142 0.00 - - - - - -

501.142 0.00 410.914 18.00 - - - -

501.142 0.00 410.914 18.00 382.897 23.60 - -

491.316 1.96 401.575 19.87 373.558 25.46 345.541 31.05

481.489 3.92 401.575 19.87 364.219 27.32 345.541 31.05

481.489 3.92 392.236 21.73 364.219 27.32 336.202 32.91

481.489 3.92 392.236 21.73 354.880 29.19 336.202 32.91

481.489 3.92 392.236 21.73 354.880 29.19 326.863 34.78


66


c. 1500 rpm

Waktu

(menit)



0 0.009826316 5.1 0.00933895 - 0.00933895 - 0.00933895 -

30 0.009826316 5.1 0.00933895 4.2 0.00933895 - 0.00933895 -

60 0.009826316 5.1 0.00933895 4.2 0.00933895 4 0.00933895 -

120 0.009826316 5 0.00933895 4.1 0.00933895 3.9 0.00933895 3.6

180 0.009826316 4.9 0.00933895 4.1 0.00933895 3.9 0.00933895 3.6

240 0.009826316 4.9 0.00933895 4 0.00933895 3.8 0.00933895 3.5

300 0.009826316 4.9 0.00933895 4 0.00933895 3.8 0.00933895 3.5

360 0.009826316 4.9 0.00933895 4 0.00933895 3.8 0.00933895 3.4



501.142 0.00 - - - - - -

501.142 0.00 392.236 21.73 - - - -

501.142 0.00 392.236 21.73 373.558 25.46 - -

491.316 1.96 382.897 23.60 364.219 27.32 336.202 32.91

481.489 3.92 382.897 23.60 364.219 27.32 336.202 32.91

481.489 3.92 373.558 25.46 354.880 29.19 326.863 34.78

481.489 3.92 373.558 25.46 354.880 29.19 326.863 34.78

481.489 3.92 373.558 25.46 354.880 29.19 317.524 36.64


67



a. 500 rpm

Waktu

(menit)



0 0.009505503 7.6 0.009505503 - 0.009505503 - 0.009505503 -

30 0.009505503 7.6 0.009505503 7.5 0.009505503 - 0.009505503 -

60 0.009505503 7.6 0.009505503 7.3 0.009505503 7 0.009505503 -

120 0.009505503 7.6 0.009505503 7.3 0.009505503 7 0.009505503 6.5

180 0.009505503 7.5 0.009505503 7.2 0.009505503 6.9 0.009505503 6.4

240 0.009505503 7.5 0.009505503 7.2 0.009505503 6.9 0.009505503 6.4

300 0.009505503 7.5 0.009505503 7.2 0.009505503 6.8 0.009505503 6.3

360 0.009505503 7.5 0.009505503 7.2 0.009505503 6.7 0.009505503 6.3



722.418 0.00 - - - - - -

722.418 0.00 712.913 1.32 - - - -

722.418 0.00 693.902 3.95 665.385 7.89 - -

722.418 0.00 693.902 3.95 665.385 7.89 570.330 21.05

712.913 1.32 684.396 5.26 655.880 9.21 570.330 21.05

712.913 1.32 684.396 5.26 655.880 9.21 551.319 23.68

712.913 1.32 684.396 5.26 646.374 10.53 551.319 23.68

712.913 1.32 684.396 5.26 636.869 11.84 551.319 23.68


68


b. 1000 rpm

Waktu

(menit)



0 0.009505503 7.6 0.009505503 - 0.009505503 - 0.009505503 -

30 0.009505503 7.6 0.009505503 7 0.009505503 - 0.009505503 -

60 0.009505503 7.6 0.009505503 6.9 0.009505503 6.5 0.009505503 -

120 0.009505503 7.6 0.009505503 6.9 0.009505503 6.5 0.009505503 6

180 0.009505503 7.5 0.009505503 6.8 0.009505503 6.5 0.009505503 6

240 0.009505503 7.5 0.009505503 6.7 0.009505503 6.4 0.009505503 5.8

300 0.009505503 7.5 0.009505503 6.6 0.009505503 6.3 0.009505503 5.8

360 0.009505503 7.5 0.009505503 6.5 0.009505503 6.3 0.009505503 5.8



722.418 0.00 - - - - - -

722.418 0.00 665.385 7.89 - - - -

722.418 0.00 655.880 9.21 617.858 14.47 - -

722.418 0.00 655.880 9.21 617.858 14.47 570.330 21.05

712.913 1.32 646.374 10.53 617.858 14.47 570.330 21.05

712.913 1.32 636.869 11.84 608.352 15.79 551.319 23.68

712.913 1.32 627.363 13.16 598.847 17.11 551.319 23.68

712.913 1.32 617.858 14.47 598.847 17.11 551.319 23.68


69


c. 1500 rpm

Waktu

(menit)



0 0.009505503 7.6 0.009505503 - 0.009505503 - 0.009505503 -

30 0.009505503 7.6 0.009505503 6.6 0.009505503 - 0.009505503 -

60 0.009505503 7.6 0.009505503 6.4 0.009505503 6.3 0.009505503 -

120 0.009505503 7.6 0.009505503 6.3 0.009505503 6.1 0.009505503 5.7

180 0.009505503 7.5 0.009505503 6.3 0.009505503 6.1 0.009505503 5.7

240 0.009505503 7.5 0.009505503 6.2 0.009505503 6.1 0.009505503 5.7

300 0.009505503 7.5 0.009505503 6.2 0.009505503 6 0.009505503 5.6

360 0.009505503 7.5 0.009505503 6 0.009505503 5.9 0.009505503 5.6



722.418 0.00 - - - - - -

722.418 0.00 627.363 13.16 - - - -

722.418 0.00 608.352 15.79 598.847 17.11 - -

722.418 0.00 598.847 17.11 579.836 19.74 541.814 25.00

712.913 1.32 598.847 17.11 579.836 19.74 541.814 25.00

712.913 1.32 589.341 18.42 579.836 19.74 541.814 25.00

712.913 1.32 589.341 18.42 570.330 21.05 532.308 26.32

712.913 1.32 570.330 21.05 560.825 22.37 532.308 26.32


70


D. DATA AGITASI MEKANIK SEBELUM PENCAMPURAN

Waktu

(menit)

NaHCO3 CaCl2

M EDTA V EDTA ppm CaCO3 % prespitasi M EDTA V EDTA ppm CaCO3 % prespitasi

0 0.00933895 5.1 476.286 0.00 0.00933895 5.4 504.303 0.00

30 0.00933895 4.9 457.609 3.92 0.00933895 5.1 476.286 5.56

60 0.00933895 4.8 448.270 5.88 0.00933895 5.1 476.286 5.56

120 0.00933895 4.7 438.931 7.84 0.00933895 5.1 476.286 5.56

180 0.00933895 4.6 429.592 9.80 0.00933895 5 466.947 7.41

240 0.00933895 4.5 420.253 11.76 0.00933895 5 466.947 7.41

300 0.00933895 4.5 420.253 11.76 0.00933895 4.9 457.609 9.26

360 0.00933895 4.5 420.253 11.76 0.00933895 4.8 448.270 11.11


lontar.ui.ac.idlontar.ui.ac.id/file?file=digital/20292359-s1465-pengaruh agitasi.pdflontar.ui.ac.id

Documents